DE2446430A1

DE2446430A1 - Piezoelektrische resonatoranordnung

Info

Publication number: DE2446430A1
Application number: DE19742446430
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Rer Nat Boerner; Gerhard Dipl Ing Kohlbacher
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1976-04-08

Description

"Piezoelektrische Resonatoranordnung" Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Resonatoranordnung aus einer mit einer Vorzugsrichtung versehenen plattenför$igen Piezokeramik, auf der beidseitige Beläge für die Eingangs und Ausgangswandler sowie gegebenenfalls dazwischenlegende beidseitige Beläge zur Begrenzung von vorgegebenen Resonatoren aufgebracht sind.
Bei piezoelektrischen Resonatoranordnungen dieser Art steht häufig das Problem im Vorderund, die neben dem gewünschten Schwinngsmode auftretenden Nebenwellen in ihrer Intensität soweit als möglich zu dampSen. Hierzu sind bereits mehrere Vorschläge gemacht worden, wobei zumeist die Eigenschaften des hierfür verwendeten piezoelektrischen Materials, wie etwa die Anisotropie in vorteilhafter Weise ausgenützt werden. So ist beispielsweise ein Quarzfilter bekannt, das aus zwei in Serie geschalteten Teilfiltern zusammengesetzt ist.
Zur Dämpfung von Nebenwellen verläuft bei dieser bekannten Anordnung die Filterachse des einen Teilfilters in Richtung der kristallografischen x-Achse und die Filterachse des anderen Teilfilters in Richtung des kristallografischen z'-Achse, Durch eine Kombination der beiden Teilfilter kann eine Reduzierung der Nebenwellen erreicht werden.
Aus der DT-OS 1 948 977 ist ein weiteres Filter bekannt, bei dem die Wandler und Resonatorbeläge auf einer einzigen piezoelektrischen Platte, z. B. einer Quarzplatte, in mindestens zwei annähernd senkrecht zueinander verlaufenden Reihen angeordnet sind. Die eine Reihe wird hierbei zweckmaßig in die kristallografische x-Achse des Quarzkristalls und die andere in die kristallografische z'-Achse gelegt. Bei dieser Anordnung entfällt die doppelte Transformation von elektrischer in mechanischer Energie und umgekehrt, wie sie bei der zuvor genannten Anordnung erforderlich war.
Als Alternative zu einer solchen Qnarzplatte ist auch bereits eine plattenförmige aiezokernmik vorgeschlagen wirden, welche vorzugsweise parallel zu einer Plattenkante vorpolarisiert ist.
Quarz oder vorpolarisierte Keramik ist für eine assenfertigung jedoch immer noch zu teuer, weshalb man bestrebt ist, diese Materialien durch billiger herzustellende Materialien zu ersetzen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Resonatoranordnung anzugeben, welche aus einer billig herzustellenden Piezokeramik besteht, in die auf einfache Weise eine Vorzugsrichtung eingebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Piezokeramik eine durch eine mechanische Bearbeitung oder durch eine mechanische Spannung erzeugte Vorzugsrichtung aufweist und daß dieser Vorzugsrichtung gegebenen falls eine weitere durch ein elektrisches Polarisationsfeld erzeugte Vorzugsrichtung überlagert ist.
Zur Erzeugung einer Vorzugsrichtung kann in die Keramik eine Textur eingebracht werden, was schon bei der Herstellung der Keramik geschehen kann oder auch später durch Auswalzen einer Eeramikplatte. Solche ausgewalzten Keramikplatten sind als Folienkeramik bekannt. Weiterhin kann eine Vorzugsrichtung auch durch äußere Kräfte erzeugt werden, die einen Spannungszustand und damit eine Anisotropie im keramischen Material verursachen. Diese Kräfte können beispielsweise über eine Halterung der Resonatoranordnung auf die Piezokeramik übertragen werden.
Schließlich kann diesen mechanisch erzeugten Vorzugsrichtungen noch eine durch ein elektrisches Polatisationsfeld erzeugte Vorzugsrichtung überlagert werden, woraus sich eine Reihe von knfendungsmöglichkeiten ergeben. So kann beispielsweise die Wirkung der mechanisch erzeugten Vorzugsrichtung durch die elektrisch erzeugte Vorzugsrichtung verstärkt werden, wenn beide Vorzugsrichtungen parallel zueinander ausgerichtet sind. Daneben können aber auch solche Uberlagerungen interessant werden, die eine Verminderung der Wirkung der mechanisch erzeugten Vorzugsrichtung zur Folge haben. Dies kann z. B.
der Fall sein, wenn ein Bereich der Platte überhaupt nicht zu mechanischen Schwingungen anregbar sein soll.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, die mechanisch und elektrisch erzeugten Vorzugsrichtungen in unterschiedliche Richtungen zu legen. Ein solcher Fall liegt vor, wenn beispielsweise Dickenschwingungen anzuregen sind und zugleich eine parallel zur Plattenebene liegende Vorzugsrichtung wirksam werden soll. In diesem Fall wird zweckmißig die piezoelektrische Platte in Dickenrichtung durch ein elektrisches Feld polarisiert und die Vorzugsrichtung parallel zur Plattenebene in Form einer Textur eingebracht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, welches ein Vierkreisfilter darstellt, ist in den Figuren 1 und 2 wiedergegeben.
Die Beläge der beiden über einen Kondensator CK miteinander verkoppelten Zweikreisfilter 1 und 2 sind in zwei senkrecht zueinander verlauf enden Reihen angeordnet. Durch eine mechanische Bearbeitung ist eine Vorzugsrichtung, z. B. eine Textur, derart in die Platte eingebracht, daß die Beläge von Teilfilter 1 parallel und die von Teilfilter 2 senkrecht zu dieser Vorzugsrichtung angeordnet sind. Durch diese Anordnung kann erreicht werden, daß die Nebenresonanzen der beiden Teil filter bei unterschiedlichen Frequenzen auftreten, so daß die Nebenresonanzen weitgehend eliminiert werden können, wenn beide Teilfilter etwa gemäß Figur 1 hintereinandergeschaltet werden.
Anwendung finden solche Resonatoranordnungen vorzugsweise als ZF-Filter im MEz-Bereich, insbesondere als 5,5 MEz-Fernseh-Ton-ZF-Filter oder 10,7 MHz NHz-UKW-FM-ZF-Filter.

Claims

Patentanaprüche

e Piezoelektrische Resonatoranordnung aus einer mit einer Vorzugsrichtung versehenen plattenförmigen Piezokeramik, auf der beidseitige Beläge für die Eingangs- und Ausgangswandler sowie gegebenenfalls dazwischenliegende beidseitige Beläge zur Begrenzung von vorgegebenen Resonatoren auf gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezokeramik eine durch eine mechanische Bearbeitung oder durch eine mechanische Spannung erzeugte Vorzugsrichtung aufweist und daß dieser Vorzugsrichtung gegebenenfalls eine weitere durch ein elektrisches Polarisationsfeld erzeugte Vorzugsrichtung überlagert ist.
2. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach k«sprrh 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die plattenförmige Piezokeramik eine durch mechanische Bearbeitung erzeugte Textur eingebracht ist.
3. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines mechanischen Spannungszustandes in der Piezokeramik äußere Kräfte vorgesehen sind, welche vorzugsweise über eine Halterung der Resonatoranordnung auf die Piezokeramik übertragen werden.
4. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch und elektrisch erzeugten Vorzugsrichtungen parallel zueinander ausgerichtet sind.

L e e r s e i t e