DE2553709C2 - Elektromechanisches Filter mit mehreren mechanisch gekoppelten, parallel zueinander angeordneten mechanischen Resonatoren - Google Patents
Elektromechanisches Filter mit mehreren mechanisch gekoppelten, parallel zueinander angeordneten mechanischen ResonatorenInfo
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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 (8)
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.
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