DE2553709C2

DE2553709C2 - Elektromechanisches Filter mit mehreren mechanisch gekoppelten, parallel zueinander angeordneten mechanischen Resonatoren

Info

Publication number: DE2553709C2
Application number: DE2553709A
Authority: DE
Inventors: Günter 8027 Neuried Krauß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1983-09-08
Also published as: ES453683A1; JPS5267942A; LU75746A1; CH611091A5; DE2553709A1; IT1064421B; US4114118A; JPS5828929B2; DK144258B; IE43636L; ATA764176A; IL50735A; IL50735A0; AT348594B; BE848808A; FR2333383A1; NL170580C; GB1494980A; PT65895A; AU1914176A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Filter mit mehreren mechanisch gekoppelten, parallel zueinander angeordneten mechanischen Resonatoren, insbesondere vom Biegeschwingungstyp, bei dem der in Übertragungsrichtung erste und letzte Resonator jeweils mit einem elektrostriktiven Wandlerelement versehen ist, dessen Zuführungsleitung insbesondere als eine in der metallischen Grundplatte vorgesehene isolierende Durchführung ausgebildet und mit einem als LC-Schwingkreis aufgebauten elektrischen Eingangsund Ausgangskreis verbunden ist, und bei dem jeweils der gegebenenfalls mit einem isolierenden Gehäuse versehene Kondensator des Eingangs- imd Ausgangskreises innerhalb einer wannenförmigen Prägung der Grundplatte unterhalb des Filters angeordnet ist

Elektromechanische Filter haben zur Lösung vieler Aufgaben der Filtertechnik unter anderem insofern eine große praktische Bedeutung erlangt als sie bekanntlich den aus konzentrierten Schaltelementen bestehenden Filtern sowohl hinsichtlich des Raumverbrauchs als auch hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften, vor allem der Güte ihrer Resonanzelemente zum Teil erheblich überlegen sind.

Aus der Vortragssammlung »Proceedings of the 25¹¹¹ Annual Symposium on Frequency Control« — Symposium vom 26. bis 28. April 1S71 — Seiten 280 bis 286 und Seite 291 ist ein elektromechanisches Filter bekannt bei dem ein zur Kopplung der beiden Filterhälften erforderliches kapazitives Bauelement in eine zwischen diesen Teilfiltem sich ergebende Lücke eingesetzt ist Diese Maßnahme stellt jedoch lediglich eine platzsparende Ausnutzung eines zur Verfügung stehenden Raumes dar. Zur Erzielung des gleichen Zweckes ist es aus der »Siemens-Zeitschrift« Band 46, Heft 3, Seiten 137 bis 142 (März 1972) bekannt die Kondensatoren von elektromechanischen Kanalfiltern in Quaderbauweise auszubilden. Eine solche quaderförmige Ausbildung der einzelnen Kondensatoren von mechanischen Filtern ist auch der Druckschrift »Cables et Transmission« Band 27, No. 1, Seiten 103 bis 125 (Januar 1973) zu entnehmen.

Aus der DE-OS 15 41 986 ist ein elektromechanisches Filter bekannt, bei dem zur Erzielung eines möglichst raumsparenden Aufbaus die eigentlichen Filterresonatoren hinsichtlich ihrer Abmesssungen wesentlich kleiner als die mit elektromechanischen Wandlern versehenen Antriebsresonatoren ausgebildet sind, wodurch der so entstehende, den eigentlichen Filterresonatoren benachbarte, freie Raum für im Filter zusätzlich unterzubringende Bauteile verwendet werden kann. Bei modernen elektromechanischen Filtern ist es jedoch nicht mehr erforderlich, die Endresonatoren wesentlich größer als die eigentlichen Filterresonatoren auszubilden.

Aus der US-PS 37 66 616 ist eine Anordnung mit einem Mikroresonator nach Art eines Stimmgabelresonators bekannt, bei der aus Platzersparnisgründen ein miniaturisierter Schaltkreis neben, bzw. unterhalb des eigentlichen Resonators angeordnet ist, und bei der dieser Resonator und ein frequenzbestimmender Kondensator durch Materialabtragung mittels eines Laserstrahles hinsichtlich der Frequenz abgleichbar sind.

Für den Einsatz in miniaturisierten Schaltungen, in denen auch die Filter ein möglichst kleines Volumen haben sollen, haben sich insbesondere elektromechanU sehe Filter mit Biegeresonatoren als Resonanzelemente und Längsschwingungen ausführenden Koppelelementen, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 19 22 550 bekannt sind, gut bewährt.

Bei solchen elektromechanischen Filtern werden die Eingangs- und Ausgangskreise als elektrische, d. h. als

LC-Schwingkreise aufgebaut. Dabei sind die Schwingkreis-Spulen, beispielsweise an den Längsseiten der Abdeckhaube des Riters und die Schwingkreis-Kondensatoren, insbesondere wegen des kompakten und kleinen Filteraufbaus am günstigsten in einer wannenförmigen Prägung der Grundplatte unterhalb des Filters untergebracht Dieser Aufbau hat sich an sich gut bewährt Es müssen hierfür jedoch an beiden Kondensatoren die Anschlußdrähte von Hand ausgeformt beschnitten und an eine Sicke der Grundplatte sowie an die Durchführung der Wandlerelemente angelötet werden.

Diese Montage der Kondensatoren gestaltet sich jedoch wegen der platzmäßig bedingten Verhältnisse verhältnismäßig schwierig und läßt sich insbesondere bei größeren Toleranzen in den äußeren Abmessungen der verwendeten Kondensatoren, bzw. bei Verwendung unterschiedlicher Kondensatoren nur schwierig automatisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein elektromechanisches Filter einen Aufbau anzugeben, durch den die oben angegebenen Schwierigkeiten vermieden werden und insbesondere die Montage de·· Schwingkreiskondensatoren einer weitgehenden Automatisierung zugänglich ist

Ausgehend von einem elektromechanischen Filter mit mehreren mechanisch gekoppelten, parallel zueinander angeordneten mechanischen Resonatoren, insbesondere vom Biegeschwingungstyp, bei dem der in ÜDertragungsrichtung erste und letzte Resonator jeweils mit einem elektrostriktiven Wandlerelement versehen ist dessen Zuführungsleitung insbesondere als eine in der metallischen Grundplatte vorgesehene isolierende Durchführung ausgebildet und mit einem als LC-Schwingkreis aufgebauten elektrischen und Ausgangskreis verbunden ist, und bei dem jeweils der gegebenenfalls mit einem isolierenden Gehäuse versehene Kondensator des Eingangs- und Ausgangskreises innerhalb einer wanrienförmigen Prägung der Grundplatte unterhalb des Filters angeordnet ist. wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß beide Kondensatoren gemeinsam mit Isoliermaterial zu einer Kondensatoreinheit verkapselt sind, und daß die Kondensatoreinheit formschlüssig in die Prägung der Grundplatte eingepaßt ist.

Ein Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, daß auch bei Verwendung von Kondensatoren mit großen Toleranzen hinsichtlich der äußeren Abmessungen ihre Anschlüsse exakt innnerhalb eines vorgegebenen Rasters gehalten sind, und daß ferner durch die Einbettung der Anschlußdrähte in die Kondensatoreinheit eine Schlußgefahr zwischen den Anschlußdrähten und der metallischen Grundplatte vermieden wird.

Ein besonderer Vorteil hinsichtlich der Filtermontage ist dadurch gegeben, daß die Lötverbindung zwischen der Grundplatte und einem Kondensatoranschluß entfallen kann, da nach einer Ausgestaltung der Erfindung die elektrischen Verbindungen der Kondensatoren zum mechanischen Teil des Filters durch Leiterbahnen und durch Schwallöten des Filters auf 20

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einer entsprechenden Lcitergrundplatte hergestellt werden können.

Bei der mit der angestrebten Miniaturisierung verbundenen hohen Packungsdichte ist nach dem Stand der Technik im allgemeinen zur Vermeidung von Kurzschlüssen eine Isolierung der Anschlußdrähte erforderlich, die beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung jedoch entfallen kann.

Weitere Vorteile sind in der einfachen Handhabung beim Austausch der Kondensatoren als geschlossene Kondensatoreinheit und in dem hervorragenden Schutz gegen mechanische Beschädigungen zu sehen. Durch die Kunststoffverkapselung ist außerdem ein wirksamer Schutz gegen Nebenschlüsse, beispielsweise infolge von Verschmutzung, gegeben.

Vorteilhaft ist es, die Kondensatoreinheit mit wenigstens einem nasenförmigen Fortsatz zu versehen, Ό der in einen entsprechenden Durchbruch der Grundplatte einrastet und damit eine feste, jedoch lösbare Verankerung der Kondensatoreinheit in der Prägung der Grundplatte gewährleistet

Für die Fertigung der Kondensatoreinheit durch ein ι⁵ Spritzgußverfahren ist es vorteilhaft als Isoliermaterial einen spritzbaren thermoplastischen Kunststoff vorzusehen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert

Es zeigt in den Zeichnungen

F i g. 1 einen Querschnitt eines elektromechanischen Filters;

F i g. 2 eine Grundplatte für ein elektroimechanisches Filter;

F i g. 3 eine Kondensatoreinheit nach der Erfindung;

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung der Kondensatoreinhiit;

F i g. 5 bis F i g. 7 für die Kondensatoreinheit geeignete Ausführungsbeispiele von Keramikkondensatoren.

Das elektromechanische Filter nach Fig. I enthält als Träger des Resonatorsystems eine metallische Grundplatte 1, die auf der den Resonatoren zugewandten Seite mit zwei nutförmigen Vertiefungen 2 versehen ist. die derart ausgebildet sind, daß eine Vergußmasse 3 auch im Eingangs- J5 flüssigen Zustand darin gehalten wird.

Zur Halterung des Resonatorsystems sind verhältnismäßig kurze metallische Stifte 4 vorgesehen, die an den Schwingungsknoten der Resonatoren 5 befestigt und durch die erstarrte Vergußmasse in den nutförmigen Vertiefungen 2 gehalten sind. Die einzelnen Resonatoren sind über drahtförmige Koppelelemente 6 miteinander verbunden.

Zwischen den beiden nutförmigen Vertiefungen 2 ist die Grundplatte 1 auf ihrer den Resonatoren 5 ⁴> abgewandten Unterseite mit einer wannenförmigen Prägung 7 versehen, die zur Aufnahme dir Schviingkreiskondensatoren dient.

In F i g. 2 ist eine Grundplatte 1 mit zwei isolierten Durchführungen 8 dargestellt, die beim fertig aufgebauten Filter auf der Resonatorseite mit den Wandlerelementen des ersten bzw. letzten Resonators und auf der Unterseite des Filters über eine Leitergrundplatte mit einem Anschluß der Schwingungskreiskondensatoren verbunden sind. Der Buden der wannenförmigen Prägung 7 ist mit zwei gegenüberliegenden Durchbrüchen 9 versehen, die zur weiter unten noch näter erläuterten Verankerung der erfindungsgemäß«n Kondensatoreinheit nach F i g. 3 vorgesehen sind.

In F i g. 3 ist eine in die wannenförmige Prägung der Grundplatte nach F i g. 2 formschlüssig

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stabförmige Kondensatoreinheit 10 von der Grundplatte 1 getrennt dargestellt. Die in der Kondensatoreinheit 10 eingeschlossenen Schwingkreiskondenyaturen 11 sind strichliert eingezeichnet und weisen nach unten abgewinkelte Anschlußdrähte 12 auf. Auf der dem Boden der wannenförnigen Prägung zugewandten Seite ist die Kondensatoreinheit 10 zur Verankerung mit der Grundplatte 1 mit zwei in die Durchbrüche 9 der

Grundplatte einrastbaren nasenförniigen Fortsätzen 13 versehen, die außerdem auch die Zentrierung der Anschlußdrähte zu den Durchführungen übernehmen

Zur Herstellung der Kondensatoreinheit 10 hervorragend geeignete spritzbare Isoliermaterialien sind beispielsweise Polystyrol sowie Copolymerisate aus Styrol, Acrylnitril und Butadien, also Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS).

Neben spritzbaren thermoplastischen Kunststoffen, wie beispielsweise den unter den Warenzeichennamen Novodur PM/AT oder Terulan 877 T bekannten Kunststoffen sind auch zum Niederdruckpressen geeignete duroplastische Kunststoffe als Isoliermaterial für die Kondensatoreinheit anwendbar.

In Fig.4 ist die Kondensatoreinheit tO umgedreht mit nach oben gerichteten Anschlüssen 12 dargestellt. Durch die Fertigung der Kondensatoreinheit 10 mittels eines geeigneten Werkzeuges ist es möglich, auch bei großen Toleranzen in den äußeren Abmessungen der verwendeten Kondensatoren deren Anschlußdrähte genau in einem, beispielsweise durch eine Kanalumsetzerleitplatte, vorgegebenem Raster zu halten.

Die elektrischen Verbindungen der Kondensatoren zum mechanischen Teil des Filters werden beispielswei-

"> se bei der Verwendung des Filters im Zusammenhang mit einem Kanalumsetzer über Leiterbahnen der Kanalumsetzerleiterplatte und durch Schwallöten des Filters auf der Kanalumsetzerleiterplatte hergestellt.

In den F i g. 5 bis 7 sind verschiedene zur Kunststoff-

i» verkapselung für die Kondensatoreinheit geeignete Formen von Keramikkondensatoren dargestellt.

Fig. 5 stellt einen Keramikkondensator dar, der als doppelseitig metallisch belegtes isolierendes dielektrisches Plättchen ausgebildet ist.

r> Fig.6 zeigt einen Keramikkondensator in Form eines doppelseitig metallisch belegten isolierenden Rundprofils; F i g. 7 stellt einen in Form eines doppelseitig metallisch belegten isolierenden Rechteckhohlleiter aufgebauten weiteren geeigeten Keramikkondensator

-'" dar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromechanisches Filter mit mehreren mechanisch gekoppelten, parallel zueinander angeordneten mechanischen Resonatoren, insbesondere vom Biegeschwingungstyp, bei dem der in Übertragungsrichtung erste und letzte Resonator jeweils mit einem elektrostriktiven Wandlerelement versehen ist, dessen Zuführungsleitung insbesondere ·<> als eine in der metallischen Grundplatte vorgesehene isolierende Durchführung ausgebildet und mit einem als LC-Schwingkreis aufgebauten elektrischen Eingangs- und Ausgangskreis verbunden ist, und bei dem jeweils der gegebenenfalls mit einem is isolierenden Gehäuse versehene Kondensator des Eingangs- und Ausgangskreises innerhalb einer wannenförmigen Prägung der Grundplatte unterhalb des Filters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kondensatoren (11) gemeinsam mit Isoliermaterial zu einer Kondensatoreinheit (10) verkapselt sind, und daß die Kondensatoreinheit (IG) formschlüssig in die Prägung (7) der Grundplatte (1) eingepaßt ist.

2. Elektromechanisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (11) der Kondensatoreinheit (10) über eine Leitergrundplatte mit der Grundplatte (1) und den elektrostriktiven Wandlern des Filters elektrisch leitend verbunden sind.

3. Elektromechanisches Riter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die KondensatCi^inheit (10) zur Verankerung mit der Grundplatte (1) mit wenigstens einem, in einen entsprechenden Durchbruch (9) der Grundplatte (1) einrastenden nasenförmigen F^tsatz (13) versehen ist

4. Elektromechanisches Filter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliermaterial ein spritzbarer thermoplastischer «o Kunststoff vorgesehen ist.

5. Elektromechanisches Filter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß als Isoliermaterial ein zum Niederdruckpressen geeigneter duroplastischer Kunststoff vorgesehen ist. ^⁵

6. Elektromechanisches Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kondensatoren (11) Keramikkondensatoren in Form von zweiseitig metallisch belegten isolierenden dielektrischen Plättchen vorgesehen sind.

7. Elektromechanisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kondensatoren (11) Keramikkondensatoren in Form von doppelseitig metallisch belegten isolierenden Rundrohrprofilen vorgesehen sind.

8. Elektromechanisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kondensatoren (U) Keramikkondensatoren in Form von doppelseitig metallisch belegten isolierenden Rechteckrohrprofilen vorgesehen sind.