DE2719222A1 - Bandpassfilter - Google Patents

Description

Pate nta ν κΆ lte

dipl-ing PETER-C. SROKA

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SCHADOWPLATZ 9

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27. April 1977

IHR ZEICHEN: MEIN ZEICHEN:

1-4742 -14/9

Societe Anonyme de Telecommunications

Paris / Frankreich

Bandpaßfilter

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Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bandpaßfilter mit einem elektromechanischen Eingangswandler, einem elektromechanischen Ausgangswandler und einem in Druck- und Zugrichtung schwingenden mechanischen Filter, das zwischen den beiden elektromechanischen Wandlern liegt und mehrere zylindrische Resonatoren umfaßt, die durch Koppelglieder miteinander verbunden sind, wobei jeder Resonator an dem einen Ende oder an beiden Enden, an dem bzw. an denen ein Koppelglied befestigt ist, eine Abflachung aufweist, an der das jeweilige Koppelglied entlang einer seiner Mantellinien festgeschweißt iot. Es handelt sich dabei um ein elektromechanisches Bandpaßfilter, das in Längsrichtung schwingt.

Ein elektromechanisches Filter ist bekanntlich aus drei Teilen zusammengesetzt, und zwar zwei elektromechanischen Wandlern, die ein mechanisches Filter einschließen. Die elektromechanischen Wandler, deren Rolle darin besteht, die elektrischen Wechselströme in mechanische Schwingungen zu transformieren, oder umgekehrt, bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung; die Erfindung bezieht sich vielmehr im wesentlichen auf das mechanische Filter.

Das mechanische Filter umfaßt eine bestimmte Anzahl von zylindrischen Resonatoren, die durch Kupplungs-tangen oder Koppelglieder miteinander gekoppelt sind. Die Resonatoren und die Koppelglieder schwingen in Längsrichtung, wobei die Resonatoren entsprechend einer Halbwelle und die Koppelglieder entsprechend einer Viertelwelle der Mittenfrequenz (mittlere Trägerfrequenz) des Durchlaßbereiches des Filters schwingen.

Eine Hauptschwierigkeit auf dem Gebiet von mechanischen Filtern besteht in der Art und Weise der Verbindung bzw. Kopplung zwischen den Resonatoren und den Koppelgliedern.

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Die Verbindung zwischen dem Resonator und dem Koppelglied muß derart sein, daß die akustische Impedanz über die gesamte Länge des Resonators konstant ist, und zwar insbesondere im Bereich seiner Enden, an denen die Verbindung zwischen Resonator und Koppelglied hergestellt ist. Ausgehend davon, daß die Impedanz proportional der Querschnittsfläche ist, muß die gesamte Anordnung zwischen den Enden des Resonators einen konstanten Querschnitt haben, wobei diese Anordnung außer dem Resonator auch noch Endbereiche der Koppelglieder umfassen kann, die gegebenenfalls zur Verwirklichung der Verbindung benötigt werden.

Diese Bedingung ist insbesondere im Fall von Filtern wichtig, die im Fernsprechwesen verwendet werden, wo hinsichtlich der Genauigkeit bzw. Präzision außerordentlich hohe Anforderungen gestellt werden. Selbst eine kleine Veränderung der Querschnittsfläche führt zu unzulässigen und unkontrollierten Störungen.

Eine Art und Weise der Verbindung, die zu einer konstanten Querschnittsfläche führt, besteht darin, in der Endseite bzw. Stirnfläche des Resonators ein Sackloch anzubringen, in das das Ende des Koppelgliedes hineingesteckt wird, wobei die Verbindung durch Zinnhartlöten erfolgt. Eine derartige Verbindung ist jedoch relativ schwierig zu verwirklichen, da das Sackloch eine genaue Tiefe haben muß, das Loch in seinem Inneren abgebeizt bzw. dekapiert werden muß, anschließend der Lötvorgang selbst durchgeführt und abschließend entstandene Zinngrate entfernt werden müssen; eine solche Art und Weise der Verbindung ist insbesondere in großtechnischem Umfang außerordentlich schwierig und aufwendig.

Aus der französischen Zusatzanmeldung Nr. 2 262 885 ist es weiterhin bekannt, die Koppelglieder an einer Abflachung am Resonatorende festzuschweißen, wobei die Koppelglieder

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derart schräg gestaltet sind, daß ihre Enden bündig mit den an die Abflachung angrenzenden Resonatorbereichen abschliei3en. tiine derartige Anordnung gestattet es jedoch in keinem Fall, eine konstante Resonatorimpedanz zu erhalten. Der ochweißvorgang ist außerdem auch relativ aufwendig und schwierig, und zwar aufgrund dessen, daß die Koppelglieder in eine bestimmte definierte Position gebracht werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für ein elektromechanisches Bandpaßfilter vorgesehenes mechanisches Filter so zu gestalten, daß die Resonatoren über ihre gesarate Länge eine konstante Impedanz haben, wobei die Verbindung zwischen den Resonatoren und den Koppelgliedern auch in großtechnischem Umfang einfach und ohne großen Aufwand zu realisieren sein sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Bandpaßfilter dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Mantellinie parallel zur Resonatorachse liegt und das jeweilige Koppelglied mit seinem Ende gegen die die Abflachung des Resonators begrenzende Schulter anliegt, und daß die Querschnittsfläche jedes Resonators außerhalb dieser Abflachung gleich der Querschnittsfläche des Resonators im Bereich der Abflachung zuzüglich der Querschnittsfläche des oder der an dieser Abflachung befestigten Koppelgliedes bzw. Koppelglieder ist.

Aufgrund einer derartigen Konstruktion bleibt die Querschnittsfläche des Resonators über seine gesamte Länge gleich. Die Aus^esr.altung des mechanischen Filters hängt demzufolge von der Tiefe bzw. Höhe der jeweiligen Abflachung und der Anzahl und dem Querschnitt der an dieser Abflachung befestigten Koppelglieder ab. Wenn das Filter aus in einer Reihe hintereinander angeordneten Resonatoren besteht, weist jeder Resonator an seinen beiden Enden eine Abflachung auf, wobei an jedem dieser Enden ein Koppelglied

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befestigt ist. Wenn zur Verringerung des Raumbedarfes eine geschichtete reihenweise und gegeneinander versetzte Anordnung der Resonatoren gewählt wird, hat jeder Resonator eine einzige Abflachung, an der zwei Koppelglieder befestigt: sind, mit Ausnahme der äußersten Resonatoren, die mit den Wandlern in Verbindung stehen.

Die Befestigung der Koppelglieder kann in einfacher Weise durch Widerstandsschweißen erfolgen oder durch irgendein anderes geeignetes Schweißverfahren ohne Materialzufuhr, wobei die Koppelglieder während des Schweißvorganges dadurch positioniert werden, daß sie gegen die die Abflachung begrenzende Schulter zur Anlage gebracht werden.

Im Falle eines Filters mit zwei gegeneinander versetzten Resonatorreihen ist vorteilhaftere iüe jeder Resonator über seine ganze Länge mit einer Abflachung versehen, deren Tiefe geringer ist als die der Abflachung bzw. Abflachungen an dem bzw. den Resonatorenden.

Die Tiefe dieser Abflachung ist so ausgewählt, daß dadurch genau die Querschnittsverringerung an dem Resonatorende kompensiert wird. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da man dann sämtliche Schweißstellen in einem einzigen Arbeitsgang erzeugen kann. Es reicht dann aus, die Abflachungen der einen Resonatorreihe auszurichten bzw, in Reihe zu bringen, damit die Abflachungen dann die ebenfalls ausgerichteten Koppelglieder aufnehmen können. Man erhält auf diese Weise sehr schnell eine genaue Positionierung der Koppelglieder relativ zu den Resonatoren, um den Schweißvorgang durchführen zu können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße elektromechanische Bandpaßfilter

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mit zwei gegeneinander versetzten Resonatorreihen; Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf

einen Resonator, und
Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß der Linie III-III in Fig.

Das in Fig. 1 dargestellte elektromechanische Filter weist ein mechanisches Filter 1 auf, das zwischen den elektromechanischen Eingangs- und Ausgangswandlern 2 bzw. 3 montiert ist, von denen die Anschlußklemmen nicht dargestellt sind.

Das mechanische Filter 1 besteht in bekannter V/eise aus zylindrischen Resonatoren 10, die untereinander durch ebenfalls zylindrische Koppelglieder 20 verbunden sind. Das mechanische Filter umfaßt zwei Reihen von Resonatoren 10, wobei die Resonatoren der einen Reihe gegenüber den Resonatoren der anderen Reihe versetzt sind. Eine derartige Konstruktion führt zu einem in räumlicher Hinsicht kleinen Filter; die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf andere mögliche Ausführungsformen\on mechanischen Filtern, insbesondere auch auf Filter, bei denen die Resonatoren hintereinander in Reihe liegen.

Es lassen sich Koppelglieder gleichen Durchmessers und unterschiedlicher Länge oder Koppelglieder gleicher Länge und unterschiedlichen Durchmessers verwenden. Die Erfindung umfaßt auch diese beiden Möglichkeiten, wenn auch in den Fig. 2 und 3 einte AusfUhrungsform mit Koppelgliedern unterschiedlichen Durchmessers dargestellt ist.

Das Ende des Resonators 10 ist mit einer Abflachung 11 versehen, auf der die Koppelglieder 20· und 20" durch Widerstandsschweißung befestigt sind, wobei das Koppelglied 20' einen größeren Durchmesser hat als das Koppelglied 20". Der Resonator 10 ist weiterhin mit einer über seine gesamte Länge reichenden Abflachung 12 versehen, die jedoch weniger tief ist als die Abflachung 11, wobei die beiden Ab-

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flachungen 11 und 12 eich im Bereich der Uuerlinie b.w. schulter 13 treffen, gegen die nie Stirnflächen der Koppelg'ieder 20' und 20" anliegen.

üie Größe der Abflachung 12 ist :so gewählt, naß dia Cjuerschnittsflache des r:esenators in dem mit der Abflachung 12 versehenen Bereich gleich der Querschnittsflache des nesonators in dem die Abflachung 11 aufweisenden Endbereich zuzüglich dei· Uuerschnittsflachen der Koppeiglieder 20' und 20" ist. Mnn eraält auf diese Weise eine konstante UuerscUnittsflache zwischen den Stirnflächen des riesonators 10, no aaß auch die Ho senatorimpedanz '!bei¹ die jüsamte ilesonetorlänge konstant ist.

Die Abflachungen 11 und 12 müssen nicht unbedingt eben sein, sondern können auch gekrümmte Flächen mit großem Krümmungsradius haben. Dadurch können die Abf Ie ellung en durch Drehen hergestellt werden, was gegenüber einem Fräsen und einem .sich daran anschließenden Glätten wirtschaftlich vorteilhafter ist; das Glätten dient dem Zweck, exakt ebene Oberflächen zu erhalten.

Fig. 3 zeigt, daß die Koppelglieder 20 über die Abflachung 12 vorstehen, wodurch die Elektroschweißung vereinfacht wird, da die Annäherung der Elektroden durch nichts behindert wird.

Im Fall von Resonatoren, bei denen an jedem Ende nur ein Koppelglied befestigt ist, ist die Tiefe bzw. Höhe der Abflachung 12 entsprechend auszuwählen, um eine gleichbleibende Querschnittsfläche zu gewährleisten, d.h. in diesem Fall muß die Tiefe bzw. Höhe der Abflachung 12 geringer sein als im Fall der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und J5·

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Slektromechanisches Bandpaflfilter mit einem elektromechanischen Eingangswandler, einem elektromechanischen Ausgangswandler und einem in Druck- und Zugrichtung schwingenden mechanischen Filter, das zwischen den beiden elektromechanischen Wandlern liegt und mehrere zylindrische Resonatoren umfaßt, die durch Koppelglieder miteinander verbunden sind, wobei jeder Resonator an dem einen Ende oder an beiden Enden, an dem bzw. an denen ein Koppelglied befestigt ist, eine Abflachung aufweist, an der das jeweilige Koppelglied entlang einer seiner Mantellinien festgeschweißt i:^-t, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Mantellinie parallel zur Resonatorachse liegt und das jeweilige Koppelglied (20, 20', 20") mit seinem Ende gegen die die Abflachung (11) des Resonators (10) begrenzende Schulter (13) anliegt, und daß die Uuerschnittsfläche jedes Resonators (10) außerhalb dieser Abflachung (11) gleich der Querschnittsfläche des Resonators (10) im Bereich der Abflachung (11) zuzüglich der üuerschnittsfläohe des oder der an dieser Abflachung (11) befestigten Koppelgliedes bzw. Koppelglieder· (20, 20', 20") ist.
2. 2. Bandpaßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Resonator (10) über seine ganze Länge mit einer Abflachung (12) vergehen ist, deren Tiefe geringer ist als die der Abflachung bzv/. Abflachungen (11) an dem bzw. ei e η K e ho η^r Io r e nrt en.

   Bamipaßrilter nach >\n nruch 2, dadurch !"^kennzeichnet, daß cie Abflachungen (11, 12) im wesentlichen die Form eines Zy t iruierooiienabsohnittes haben, des ,en Durchmesser ;j(.^eniiner den .iesons tordurchmesser sehr ;;cnft ist.

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   ORIGINAL INSPECTED