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ELEWRO4ECHANISCHES FILTER
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Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Filter
mit zwei Endresonatoren, an denen piezoelektrische Wandler befestigt sind, und die
Longitudinalschwingungen ausführen, und mit mehreren stabförmigen achsparallel angeordneten
Resonatoren kreisförmigen Querschnitts, die Torsionsschwingungen ausführen.
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Ein derartiges Filter ist bekannt aus "Proceedings of the 25th Annual
Symposium on Frequency Control (1971), 262-275", insbesondere aus Fig.5 auf Seite
268. Es eignet sich als Filter für Kanalumsetzer von Trägerfrequenzeinrichtungen,
beispielsweise als Signal- oder als Kanalfilter.
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Bei den dort gezeigten Filtern werden die Longitudinalschwingungen
des einen Endresonators derart mittelsKoppeldrähten an die übrigen stabförmigen
Resonatoren angekoppelt, daß diese Torsionsschwingungen ausführen, die den anderen
Endresonator wieder zu Longitudinalschwingungen anregen, welche schließlich in elektrische
Schwingungen umgewandelt werden.
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Sämtliche Resonatoren, einschließlich der Endresonatoren, liegen dabei
in einer Reihe, und die Kopplung geschieht derart, daß jeweils benachbarte Resonatoren
miteinander verkoppelt sind.
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Soll ein derart aufgebautes elektromechanisches Filter ein geringes
Gesamtvolumen haben, so bedeutet diese Forderung zwangsläufig, daß die Koppeldrähte
zwischen zwei benachbarten Resonatoren, d.h.
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zwischen zwei benachbarten Koppelpunkten, gering sein muß. Dies bedeutet,
daß die Schweißstelle an den Koppelpunkten im Verhältnis zur Länge des Koppeldrahtes
einen verhältnismäßig großen Einfluß auf die Kopplungseigenschaften hat. Es dürfen
daher in der Fertigung nur geringe Toleranzen der Schweißparameter zugelassen werden,
so daß darunter die Wirtschaftlichkeit der Fertigung zu leiden hat.
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Aufgabe Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein elektromechanisches
Filter der eingangs genannten Art anzugeben, das sich durch ein geringeres Gesamtvolumen
bei größeren Koppeldrahtlängen auszeichnet.
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Lösung Die Aufgabe wird wie im Patentanspruch 1 angegeben gelöst.
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Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile Dadurch, daß beide Endresonatoren parallel nebeneinander
angeordnet sind, ergibt sich der Vorteil, daß sich auf einfache Weise eine Uberkopplungskapazität
zwischen den Endresonatoren zur Erzielung von Dämpfungspolen realisieren läßt.
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Beschreibung Die Erfindung wird nun anhand der einzigen Zeichnung
beispielsweise näher erläutert.
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Die Figuren zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters
in der Seitenansicht und in der Draufsicht.
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Bei dem gezeigten Filter sind auf einer Grundplatte 1 stabförmige
Resonatoren mit kreisförmigem Querschnitt achsparallel angeordnet und mit Haltedrähten
2 auf der Grundplatte 1 befestigt. An den Resonatoren R1 bis R6 sind die Haltedrähte
2 an solchen Punkten befestigt, die hinsichtlich Torsionsschwingungen Schwingungsknoten
sind.
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Als Endresonatoren, auch Wandlerresonatoren genannt, dienen an sich
bekannte Longitudinalresonatoren EE und EA, in die piezoelektrische Wandlerplättchen
WE und WA eingebaut sind.
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Jedoch befinden sich die beiden Endresonatoren EE und EA nicht wie
bekannt vor dem ersten und nach dem letzten der Reihe der übrigen Resonatoren R1
bis R6, sondern beide Endresonatoren sind nebeneinander auf einer Seite der übrigen
Resonatoren R1 bis R6 angeordnet. Zwei Drähte 3E bzw. 3A, die jeweils an dem den
Resonatoren R1 bis R6 abgewandten metallischen Teil der Endresonatoren EE und EA
und in der Grundplatte 1 befestigt sind, wobei sie auch an der Unterseite aus der
Grundplatte 1 herausragen, dienen als Halte- und Anschlußdrähte der Endresonatoren
EE und EA. Diese beiden Halte- und Anschlußdrähte 3E und 3A sind an der Durchführung
durch die Grundplatte 1 gegenüber dieser elektrisch isoliert. Dagegen ist der Haltedraht
2 des Resonators R6, der ebenfalls aus der Unterseite der Grundplatte 1 herausragt,
mit der Grundplatte leitend verbunden und dient als Masseanschluß des elektromechanischen
Filters.
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Die Resonatoren EE, R1 bis R6 und EA sind nun wie folgt miteinander
gekoppelt.
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Ein Koppeldraht 4E ist parallel zur Längsachse des Longitudinalresonators
EE und an jeden zweiten der Resonatoren R1 bis R6 tangential zum Umfang ihres kreisförmigen
Querschnitts angeschweißt, d.h. nur an die Resonatoren R2, R4 und R6.
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Die Resonatoren R1, R3 und R5 sind gegenüber den Resonatoren R2, R4
und R6 derart versetzt angeordnet, daß der Koppeldraht 4E ohne sie zu berühren an
ihnen vorbeigeführt ist. Vom den Endresonatoren fernsten Resonator R6 führt auf
der anderen Seite ebenfalls unten angeschweißt ein Koppeldraht 5 auf den Resonator
R5. Dieser Resonator R5 ist wiederum ebenso wie die Resonatoren R3 und R1 mit einem
tangential zum Umfang ihres Querschnitts an ihrer Unterseite angeschweißten Koppeldraht
4A derart mit dem Endresonator EA gekoppelt, daß der Koppeldraht 4A parallel zu
dessen Längsachse verläuft. Dieser Koppeldraht 4A hat mit den Resonatoren R4 und
R2 keine Berührung.
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Wenn bei dieser Anordnung und Kopplung der Resonatoren das elektrische
Eingangssignal gegen Masse über den Anschluß 3E des Endresonators EE an dessen piezoelektrisches
Wandlerplättchen WE angelegt wird, so wird der Endresonator EE in Longitudinalschwingungen
versetzt, die auf den parallel zu dieser Schwingungsrichtung angeschweißten Koppeldraht
4E übertragen werden. Da dieser an einem Ende der stabförmigen Resonatoren R2, R4
und R6 tangential zum Umfang ihres Querschnitts angeschweißt ist, werden diese Resonatoren
zu Torsionsschwingungen angeregt. Diese werden vom anderen Ende des Resonators R6
mittels des Koppeldrahtes 5
auf den Resonator R5 und von dort mittels
des Koppeldrahtes -4A auf die Resonatoren übertragen und regen den Endresonator
EA wiederum zu Longitudinalschwingungen an. Diese werden vom piezoelektrischen Wandlerplättchen
WE dieses Endresonators in elektrische Schwingungen umgewandelt, die am Anschluß-und
Haltedraht 3A als Filterausgangssignal gegen Masse abnehmbar sind.
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Bei diesem Filter erfolgt, abgesehen von der Kopplung durch den Koppeldraht
5, nirgends eine Kopplung zwischen unmittelbar benachbarten Resonatoren. Die Länge
eines zwischen zwei Koppelpunkten verlaufenden Koppeldrahtes ist also verdoppelt,
ohne daß das Gesamtvolumen des Filters erhöht ist. Dadurch besteht mehr Freiheit
in der Wahl der Dicke des Koppeldrahtes.
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Wie an sich bekannt, lassen sich durch sogenannte überkopplungen zwischen
gegenphasig schwingenden Punkten oder durch phasenumkehrende überkopplungen zwischen
gleichphasig schwingenden Punkten verschiedener Resonatoren Dämpfungspole in der
Übertragungscharakteristik des Filters erzielen, die im Endlichen liegen und eine
Versteilerung der Dämpfungscharakteristik bei jeweils gewünschten Frequenzen bewirken.
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Das erfindungsgemäße Filter erlaubt nun eine besonders günstige Anordnung
solcher Überkopplungen, ohne daß dadurch unerwünschte Eigenschwingungen, sogenannte
Nebenwel len, angeregt werden. beispielsweise schwingen die Punkte P1 und P2 der
resonatoren R3 und R4 bei einer ganz bestimmten Frequenz gegenphasig. Verbindet
man diese beiden Punkte durch einen geraden, jeweils tangential zum Umfang des kreisförmigen
Querschnitts der Resonatoren angeschweißten Koppeldraht 6, so tritt genau bei dieser
Frequenz ein Dämpfungspol auf.
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Auf diese Weise können an mehreren Stellen innerhalb des Filters ohne
Schwierigkeiten solche mechanischen überkopplungen realisiert werden. Wie bereits
erwähnt, stellen die nebeneinander angeordneten Endresonatoren eine elektrische
überkopplung in Form einer Kapazität dar.