DE2444419A1 - Filteranordnung mit wenigstens zwei auf einer grundplatte angeordneten elektromechanischen filtern - Google Patents

Description

Filteranordnung mit wenigstens zwei auf einer Grundplatte angeordneten elektromechanischen Filtern

Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung mit wenigstens zwei auf einer Grundplatte angeordneten elektromechanischen Filtern, deren parallel zueinander angeordneten Resonatoren, insbesondere vom Biegeschwingungstyp, über ein mechanisches Koppelorgan zu einer mechanischen mehrkreisigen ■Filterschaltung zusammengefügt sind und die mit den freien Enden von in neutralen Bereichen angreifenden, als Metallstifte sehr geringer Stärke ausgebildeten Halteorganen mittels eines in die Vertiefungen der Grundplatte eingebrachten Füllmaterials verankert sind.

Mechanische Filter werden wegen ihrer Vorteile, die sie in dem für sie geeigneten Frequenzbereich hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften und des geringen Raumbedarfs gegenüber herkömlich aufgebauten Filtern mit konzentrierten Schaltelementen aufweisen, vielfach zur Lösung unterschiedlicher Aufgaben der Filtertechnik verwendet.

Beim Aufbau von mechanischen Filteranordnungen stellt sich dabei die Aufgabe, die einzelnen miteinander gekoppelten Resonatoren jedes Filters so zu haltern, daß sich ein stabiler, gegen äußere Erschütterungen unempfindlicher Aufbau ergibt, und daß die Resonatoren durch die Haltevorrichtung nicht zu stark gedämpft v/erden, was sich in einer Beeinträchtigung der Schwinggüte auswirkt. Außerdem wird gefordert, daß die die Resonatoren verbindenden

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Koppelelemente auch dann noch möglichst verspannungsfrei mit den Resonatoren verbunden sind, wenn die Verbindung der Resonatoren und der Koppelelemente schon vor dem Aufbau des FiItersystems auf eine tragende Grundplatte erfolgt.

Derartige Filter sind in der schweizerischen Patentschrift 491 545 beschrieben. Bei ihnen wird die spannungsfreie Verbindung der Koppelelemente mit den Resonatoren dadurch erreicht, daß in der Grundplatte wenigstens eine nutförmige Vertiefung vorgesehen ist, in der die stiftförmigen Halteorgane mit ihren freien Enden mittels einer Lötmasse oder Gußmasse verankert sind.

Sind mehrere mechanische Filter innerhalb einer Schaltungseinheit vorgesehen, so ergibt sich durch die häufig auftretende Forderung nach kleinen Abmessungen und bestimmten elektrischen Werten oft die Notwendigkeit, die einzelnen Filter eng benachbart auf einer Grundplatte aufzubringen.

Da ein völlig schwingungsfreies Anbringen der Halteorgane der mechanischen Schwinger nur schwer möglich ist, kann hierbei ein Teil der Schwingungsenergie eines ersten Filters über die Halteorgane und die Grundplatte in ein zweites Filter gelangen und dort zu Beeinflussungen der ankommenden bzw. abgehenden Signalzeichen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eiraFilteranordnung mit wenigstens zwei auf einer Grundplatte angeordneten elektromechanischen Filtern einen wirtschaftlichen Aufbau anzugeben, bei dem die oben beschriebenen erwünschten konstruktiven Eigenschaften der Einzelfilter

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erhalten bleiben und gleichzeitig die Nachteile der unerwünschten Verkopplung der Filter vermieden v/ird.

Ausgehend von einer Filteranordnung mit wenigstens zwei auf einer Grundplatte angeordneten elektromechanischen Filtern, deren parallel zueinander angeordneten Resonatoren, insbesondere vom Biegescbwingungstyp, über ein mechanisches Koppelorgan zu einer mechanischen mehrkreisigen Filterschaltung zusammengefügt sind und die mit den freien Enden von in neutralen Bereichen angreifenden, als Metallstifte sehr geringer Stärke ausgebildeten Halteorganen mittels eines in die Vertiefungen der Grundplatte eingebrachten Füllmaterials verankert sind, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Grundplatte aus Kunststoff besteht, in deren Vertiefungen als Füllmaterial ein nach dem Aushärten elastisch bleibendes und einen größeren mechanischen Dämpfungsfaktor als das Grundplattenmaterial aufweisendes Gießharz eingegossen ist.

Eine sowohl wirtschaftlich als auch fertigungsteclmisch günstige und bezüglich der Schwingungsdämpfung besonders geeignete Materialkombination ergibt ein auf Polyurethanoder Epoxidharzbasis beruhendes Gießharz als Füllmaterial und glasfaserverstärktes Polykarbonat als Material für die Grundplatte.

Durch die Verwendung von Kunststoffen als ^verkstoff für die Grundplatte ergibt sich außerdem der Vorteil,· daß die Zuführungsdrähte für die Zuführung bzw. Abnahme der elektromagnetischen Energie nicht als isolierte Durchführungen ausgebildet sein müssen, v/ie dies sonst üblich ist.

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Im folgenden v/ird die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Filteranordnung mit zwei auf einer Grundplatte angeordneten mechanischen Filtern mit einem Teil-Längsschnitt,

Fig. 2 eine Filteranordnung mit zv/ei räumlich voneinander getrennt auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordneten mechanischen Filtern.

Die dargestellte Filteraiiordnung besteht im Beispiel nach Fig. 1 aus zwei mechanischen Filtern F1, F2, die auf einer aus glasfaserverstärktem Polykarbonat bestehenden gemeinsamen Grundplatte 1 angeordnet sind. Die Filter F1 und F2 enthalten je zwei mechanische Resonatoren 2 vom Biegeschv/ingungstyp. Dabei ist jeweils einer der beiden mechanischen Resonatoren 2 zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen, der andere zur Umwandlung der auf ihn über zwei Koppeldrähte 3, 3' gekoppelten mechanischen Schwingungen in elektrische Schwingungen vorgesehen. Diese Koppeldrähte 3, 3¹ sind vorzugsweise in Bereichen großer Schwingungsamplitude, im Ausführungsbeispiel nahe dem Resonatorende, angebracht. Die Resonatoren 2 sind als zylindrische Metallstäbe ausgebildet, die mit in ihrer Ebene parallel zur Stabachse verlaufende Abflachungen versehen sind. Diese Abflachungen sind parallel zu der von der Grundplatte 1 gebildeten Ebene ausgerichtet.

Die Schwingungsanregung bzw. die Schwingungsabnahme erfolgt durch aus elektrostriktivem Material bestehenden Plättchen 4, die an den Abflachungen der Resonatoren 2

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befestigt sind und die an der dem Resonator abgewandten . Seite mit einer Metallisierung versehen sind, mit der ein zu einem durch die Grundplatte 1 eingespritzten Zuführungsdraht 5 führender dünner Draht verbunden ist. Sin v/eiterer Anschlußdraht ist mit einem Halteorgan 6 verbunden und führt zu einem als Durchführung der Grundplatte 1 ausgebildeten Anschlußstift 7. Bei Anlegen,einer elektrischen Wechselspannung zwischen dem Zuführungsdraht 5 und dem Anschlußstift 7 eines der Resonatoren 2 wird dieser durch die entstehenden Dehnungen und Verkürzungen des aus elektrostriktivem Material bestehenden Plättchens 4 über den sogenannten Querkontraktionseffekt zu Biegeschwingungen angeregt, wenn seine Biegeeigenfrequenz mit der Frquenz der angelegten Wechselspannung zumindest näherungsweise übereinstimmt. Diese Biegebewegung wird über die Koppeldrähte 3 auf den benachbarten Resonator 2 übertragen, der somit ebenfalls Biegeschwingungen ausführt. Infolge dieser Biegeschwingungen entsteht, wegen der piezoelektrischen Wirkung des Plättchens 4, zwischen der dem Resonator abgewandten Metallisierung und dem Resonator 2 eine Wechselspannung, die zwischen dem Zuführungsdraht 5''Und dem Anschlußstift 7' abgenommen werden kann.

Zur Halterung sind für jeden Resonator 2 zwei kurze, abgewinkelte Metallstifte 6 sehr geringer Stärke vorgesehen, die an ihrem einen Ende jeweils in einem Schwingungsknoten des Resonators 2 befestigt sind und die an ihrem anderen Ende in einem Füllmaterial 9 verankert sind, das in eine Vertiefung 8 der Grundplatte 1 eingebracht ist.-Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist als Füllmaterial ein auf Expoxidharzbasis beruhendes Gießharz gewählt, das sich beim Aushärten mit den Halteorganen 6 der Resonatoren und

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mit dem Grundplattenraaterial gut verbindet und nach dem Aushärten elastisch bleibt. Im Ausführungsbeispiel besteht die Gießharzmasse aus einem Epoxidharz auf Bisphenol A-Basis mit einem Epoxidwert von 0,55, aus Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, aus DimGthylbenzylamin und aus einem aus Hexahydrophthalsäureanhydrid und Rizinusöl hergestellten sauren Ester.

Die gute Verbindung zwischen dem Gießharzformstoff und der Grundplatte wird insbesondere durch die mikroskopisch rauhe Oberflächenstruktur der glasfaserverstärkten PoIykarbonats erreicht, das außerdem weitere Vorzüge, wie eine relativ hohe mechanische Festigkeit, eine gute Temperaturbelastbarkeit und ausreichende Verzugsarmut aufweist.

Ausschlaggebend für die Auswahl der in den Ausführungsbeispielen angegebenen Materialien ist die Forderung eines größeren mechanischen Dämpfungsfaktors des Füllmaterials gegenüber dem Grundplattenmaterial. Auf Grund des höheren mechanischen Dämpfungsfaktors des Gießharzes v/erden die in den Halteorganen 6 auftretenden mechanischen Schwingungen schon so stark gedämpft, daß die Grundplatte 1 nur einen kleinen Teil der Schwingungsenergie aufnimmt. Durch die nachfolgende Dämpfung in der Grundplatte 1 und im Füllmaterial der zum benachbarten Filter gehörigen Vertiefung '8 ist der zum Nachbarfilter übertragene Rest der Schwingungsenergie des ersten Filters praktisch vernachlässigbar klein. Die so erreichte Entkopplung ermöglicht es selbst '.Filter stark unterschiedlicher Schwingungsenergie, wie z.B. Signalempfangsfilter und Signalsendefilter, eng benachbart auf einer gemeinsamen Grundplatte anzuordnen, ohne daß eine störende Beeinflussung der ankommenden Signalzeichen durch

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das'signalsendeiilter auftritt. Analog gelten diese Überlegungen auch für solche Anordnungen, ,bei denen mehr als zwei Teilfilter auf einer Grundplatte argeordnet sind.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Filteranordnung sind die Filter F1 und F2 der Filteranordnung nach Fig. 1 einschließlich der ihnen zugeordneten Teilbereiche 1a und 1b der Grundplatte 1 räumlich voneinander getrennt auf einer gemeinsamen Leiterplatte 10 angeordnet. Die den einzelnen Filtern zugeordneten Teilbereiche 1a und 1b der Grundplatte 1 sind durch den in Fig. 1 angegebenen Schnitt A-A' festgelegt. Die räumlich getrennte Anordnung, bei der die einzelnen Filter F1 und F2 der Fig. 2 außerdem mit einer zusätzlichen Abschirmhaube 10 versehen sind, ist insbesondere dann vorteilhaft,, wenn es erforderlich ist, die durch die eng benachbarte Anordnung der Filter in Fig. 1 entstehenden elektrischen Kopplungen zwischen den Filtern weitgehend zu vermeiden. Darüber hinaus ist es bei dieser Anordnung möglich, die Länge der Zuleitungen zu den Filtern ausreichend kurz zu halten, so daß sich selbst für unterschiedliche Schaltungen immer eine optimale Schaltungsanordnung auf der gemeinsamen Leiterplatte ergibt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind Füllmaterial und Grundplattenmaterial übereinstimmend wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gewählt. Dadurch ergibt sich ein zum Ausführung sb eispiel nach Fig. 1 analoger Mechanismus der Schwingungsdämpfung, bei dem jedoch die gemeinsame Leiterplatte als zusätzliches Dämpfungsglied mit einbezogen ist.

Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann die Anordnung nach Fig. 2 mit der von Fig. 1 zusammengefaßt oder zu einer Anordnung mit mehreren B'iltern auf einer gemeinsamen Leiterplatte erweitert werden.

3 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Filteranordnung mit wenigstens zwei auf einer Grundplatte angeordneten elektromechanischen Filtern, deren parallel zueinander angeordneten Resonatoren, insbesondere vom Biegeschwingungstyp, über ein mechanisches Koppelorgan zu einer mechanischen raehrkr eisig en Filter schaltung zu_T sammengefügt sind und die mit den freien Enden von in neutralen Bereichen angreifenden, als Metallstifte sehr geringer Stärke ausgebildeten Halteorganen mittels eines in die Vertiefungen der Grundplatte eingebrachten Füllmaterials verankert sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Grundplatte (1) aus Kunststoff besteht, in deren Vertiefungen (8) als Füllmaterial (9) ein nach dem Aushärten elastisch bleibendes und einen größeren mechanischen Dämpfungsfaktor als das Grundplattenmaterial aufweisendes Gießharz eingegossen ist.

   Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Material für die Grundplatte (1) glasfaserverstärktes Polykarbonat vorgesehen ist, und daß ein auf Polyurethan- oder Epoxidharzbasis beruhendes Gießharz gewählt ist.

   Filteranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die elektromechanischen Filter (F1, F2) einschließlich der ihnen zugeordneten Teilbereiche (1a, 1b) der Grundplatte (1) räumlich voneinander getrennt auf einer gemeinsamen Leiterplatte (10) angeordnet sind.

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