DE3028991A1 - Electromechanical filter using individual mechanical resonators - has metal supports projecting from opposite sides of each resonator cooperating with base and cover - Google Patents
Electromechanical filter using individual mechanical resonators - has metal supports projecting from opposite sides of each resonator cooperating with base and coverInfo
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Abstract
Description
Aus mechanischen Resonatoren bestehendes elektromecha-Electromechanical consisting of mechanical resonators
nisches Filter Die Erfindung betrifft ein aus mechanischen Resonatoren bestehendes elektromechanisches Filter, die über in neutralen Bereichen angreifende Halteorgane auf # einer Grundplatte verankert sind und die Halteorgane als metallische Haltebeine mit im Verhältnis zu den Resonatorbemessungen geringer Stärke ausgebildet sind und weiterhin fUr die Verankerung Vertiefungen, insbesondere nutförmige Vertiefungen, in der Grundplatte vorgesehen sind, in die die Halteorgane mittels einer Lötmasse oder einer Gußmasse eingebettet sind.Niche filter The invention relates to a mechanical resonator existing electromechanical filter, which is attacking in neutral areas Holding organs are anchored on a base plate and the holding organs are metallic Support legs designed with low strength in relation to the resonator dimensions are and continue to be used for anchoring depressions, in particular groove-shaped depressions, are provided in the base plate, in which the holding members by means of a soldering compound or embedded in a casting compound.
Mechanische Filter der vorbezeichneten Art sind dem Grundkonzept nach aus der deutschen Patentschrift 1 922 550 bekannt. Dort ist im einzelnen auch die Wirkungsweise solcher mechanischer. Filter beschrieben und es ist auch darauf hingewiesen, daß durch die dort angegebene Verankerung der einzelnen Filterresonatoren in der Grundplatte eine möglichst verspannungsfreie Befestigung des gesamten Filters in der Grundplatte möglich ist. Das mechanische Filter, das dort anhand von Biegeresonatoren beschrieben ist, die über ein durchgehendes Koppelelement in Form eines Längskoppelelementes miteinander gekoppelt sind, wird nämlich in Anbetracht der großen Genauigkeiten für die Resonatoren und die einzelnen Koppelabschnitte in seiner Gesamtheit hergestellt und anschiebend in einer Grundplatte verankert. Die Ver- ankerung erfolgt dabei mit einer Lötmasse bzw. einer Gußmasse, die beim Einlegen des gesamten mechanischen Filters flUssig gehalten wird und die man anschliessend erkalten bzw. erhärten läßt. Mechanische Filter der genannten Art haben sich gut bewährt, jedoch zeigt sich zwischenzeitlich, daß für eine Reihe von Anwendungsfällen erhöhte Schlagfestigkeiten und erhöhte Schüttelfestigkeiten erforderlich sind, die sich mit Anordnungen nach der vorgenannten deutschen Patentschrift nicht mehr erfüllen lassen. Man könnte nun daran denken, für solche Filter zusätzliche Schwingrahmen vorzusehen, jedoch würde man dadurch einen erheblichen Raumbedarf beanspruchen und damit die verhältnismäßig kleine Bauweise des gesamten Filters wiederum in Frage stellen.Mechanical filters of the aforementioned type are based on the basic concept known from German patent specification 1,922,550. There is also the in detail Mechanism of action of such mechanical. Filter and it is also pointed out that by the anchoring of the individual filter resonators specified there in the The base plate ensures that the entire filter is fastened with as little tension as possible the base plate is possible. The mechanical filter, which is based on bending resonators is described, which has a continuous coupling element in the form of a longitudinal coupling element are coupled with each other, namely in view of the great accuracy for the resonators and the individual coupling sections produced in its entirety and anchored in a base plate. The Ver- anchoring takes place with a soldering compound or a casting compound, which when inserting the entire mechanical filter is kept liquid and which you then cool or hardens. Mechanical filters of the type mentioned have proven themselves well, however it has meanwhile been shown that increased impact strengths are required for a number of applications and increased shake resistances are required, which can vary according to arrangements the aforementioned German patent can no longer be met. One could now think of providing additional vibrating frames for such filters, however this would take up a considerable amount of space and thus the proportion In turn, question the small design of the entire filter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorerwähnten Schwierigkeiten nach Möglichkeit abzuhelfen und den Aufbau eines mechanischen Filters anzugeben, bei dem trotz eines verhältnismäßig geringen Raumbedarfes auch hohe mechanische Stoß- und Schüttelbeanspruchungen erfüllt werden können.The invention is based on the problem of the aforementioned difficulties to remedy this if possible and specify the structure of a mechanical filter, in which despite a relatively small space requirement also high mechanical Shock and shaking loads can be met.
Ausgehend von einem aus mechanischen Resonatoren bestehenden elektromechanischen Filter, die über in neutralen Bereichen angreifende Halteorgane auf einer Grundplatte verankert sind und die Halteorgane als metallische Haltebeine mit im Verhältnis zu den Resonatorbemessungen geringer Stärke ausgebildet sind und weiterhin für die Verankerung Vertiefungen I yinsbesondere nutförmige Vertiefungen, in der Grundplatte vorgesehen sind, in die die Halteorgane mittels einer Lötmasse oder einer Gußmasse eingebettet sind, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Resonatoren die Haltebeine auf gegenüberliegen- den Seiten angebracht sind und an wenigstens zwei Resonatoren die Haltebeine mit einem gegenüber der Löt-bzw. Gußmasse nichtbindefähigem Uberzug versehen sind, der aus einem Material mit geringer mechanischer Schwinggüte besteht, und daß weiterhin ein Oberteil vorgesehen ist, das relativ zu den der Grundplatte gegenüberliegenden Haltebeinen derart angeordnet ist, daß es in Richtung der Haltebeine erfolgende Bewegungen der Resonatoren begrenzt.Starting from an electromechanical one consisting of mechanical resonators Filters that have holding organs on a base plate that act in neutral areas are anchored and the holding organs as metallic holding legs with in proportion are designed for the resonator dimensions of low strength and continue for the Anchoring recesses I y, in particular groove-shaped recesses, in the base plate are provided in which the holding members by means of a soldering compound or a casting compound are embedded, this object is achieved in that the Resonators the support legs on opposite attached to the sides are and at least two resonators the holding legs with one opposite the soldering or. Casting compound non-bondable coating are provided, which is made of a material with low mechanical vibration quality, and that an upper part is also provided, which is arranged in such a way relative to the holding legs opposite the base plate is that it limits movements of the resonators in the direction of the support legs.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprechen angegeben.Advantageous refinements are given in the sub-references.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert.The invention will be explained below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail.
Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt für die erfindungsgemäße Halterung.In the drawing, FIG. 1 shows a perspective illustration, 2 shows an enlarged section for the holder according to the invention.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein mechanisches Filter, dessen Aufbau und dessen Wirkungsweise in der einleitend erwähnten deutschen Patentschrift 1 922 550 bereits erläutert ist. Es ist zu erkennen eine als Gehäuseunterteil geformte Grundplatte 2, auf die die einzelnen Filterresonatoren 1 über Haltebeine 10 in einer Lötmasse 9 eingebettet sind.Fig. 1 shows in perspective a mechanical filter, its structure and its mode of operation in the German patent mentioned in the introduction 1 922 550 has already been explained. One can see one shaped as a lower part of the housing Base plate 2 on which the individual filter resonators 1 via holding legs 10 in a Solder 9 are embedded.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines mechanischen Filters mit Biegeresonatoren beschrieben, Jedoch gelten die hierzu gemachten Ausführungen auch für mechanische Filter, die andere Resonatoren, wie beispielsweise Torsionsresonatoren oder dgl. verwenden.The invention is explained below with reference to a mechanical filter described with bending resonators, however, the statements made on this apply also for mechanical filters that use other resonators, such as torsion resonators or the like.
Auch wird im folgenden als Beispiel davon ausgegangen, daß die Grundplatte 2 aus einem metallischen Material besteht, so daß also für das Einbetten der Haltebeine 10 eine Lötmasse verwendet wird, die während des Einbaues der Resonatoren 1 flüssig ist und die danach erkaltet. In entsprechender Weise gelten die gemachten Ausführungen auch für die Verwendung von Grundplatten, die aus einem nichtmetallischen Material bestehen und bei denen demzufolge für das Einbetten der Saltebeine 10 eine Gußmasse, wie beispielsweise ein Polyesterharz, herangezogen wird. Im Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Resonatoren 1 über ein durchgehendes, Längsschwingungen ausführendes Koppelelement 11 miteinander gekoppelt, wobei, wie dies ebenfalls in der deutschen Patentschrift 1 922 550 bereits erläutert ist, die Resonatoren 1 einschließlich des Koppelelementes 11 in einer geeigneten Fertigungsvorrichtung miteinander verbunden werden und anschließend der gesamte Filterkörper in der Grundplatte 2 in der bereits besprochenen Weise verankert wird. Die Halteorgane 10 greifen in einer neutralen Zone an den Resonatoren 1 an. Wie bereits erwähnt, handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein mechanisches Filter mit Biegeresonatoren, wobei die einzelnen Resonatoren Biegeschwingungen ausführen, deren Schwingungsebene parallel zur Grundplatte verläuft.It is also assumed in the following as an example that the base plate 2 made of a metallic material exists, so that for embedding the support legs 10 a solder is used during the installation of the resonators 1 is liquid and then cools down. The statements made apply accordingly Versions also for the use of base plates made from a non-metallic material Material exist and in which accordingly for the embedding of the salt legs 10 a Casting compound, such as a polyester resin, is used. In the exemplary embodiment are the individual resonators 1 via a continuous, longitudinal vibrations executing Coupling element 11 coupled together, as is also the case in the German Patent specification 1 922 550 has already been explained, including the resonators 1 of the coupling element 11 connected to one another in a suitable manufacturing device and then the entire filter body in the base plate 2 in the already discussed way is anchored. The holding members 10 engage in a neutral Zone at the resonators 1. As already mentioned, it is in the exemplary embodiment around a mechanical filter with bending resonators, the individual resonators Execute bending vibrations whose plane of vibration runs parallel to the base plate.
Demzufolge bilden sich hinsichtlich der Biegeschwingung in der dargestellten Weise Schwingungsknoten an den Resonatoren 1 aus, in denen dann die Haltebeine 10 befestigt werden. Bevorzugt wird man auch in der Grundplatte 2 für die Aufnahme der Löt- bzw. Gußmasse nutförmige Vertiefungen vorsehen, wodurch zugleich während des Herstellprozesses gewährleistet ist, daß die noch flüssige Löt- bzw. Gußmasse in dieser Vertiefung verbleibt.As a result, with regard to the flexural vibration in FIG Identify vibration nodes on the resonators 1, in which the holding legs 10 be attached. One is also preferred in the base plate 2 for the recording the solder or casting compound provide groove-shaped depressions, which at the same time during the manufacturing process ensures that the solder or casting compound is still liquid remains in this depression.
Wie bereits erwähnt, soll das dargestellte Filter gegenüber besonders hohen Schlag- bzw. Schüttelbeanspruchungen möglichst unempfindlich sein. Der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen zeigen dabei jedoch, daß durch eine derartige Maßnahme zusätzliche Kopplungen auftreten, die das Sperrdämpfungsverhalten des Filters nachteilig beeinflussen. Im Ausführungsbeispiel würde somit eine sehr feste Verbindung des Filterkammes mit dem Gehäuse entstehen, die Jedoch zu unzulässigen zusätzlichen Verkopplungen von nichtbenachbarten Resonatoren über die Haltebeine 10 und das Gehäuse 2 führt. Es entstehen diese Verkopplungen durch Torsions- Biege- und Longituchinalbewegungen der Haltebeine 10, wodurch Energie in unzulässigem Maße auf das Gehäuse übertragen wird, die an anderer Stelle wieder zur Anregung anderer Biegeresonatoren führt. Ferner zeigt sich, daß solche Verkopplungen stark berührungs- und temperaturabhängig sind.As already mentioned, the filter shown is supposed to be special be as insensitive as possible to high impact or shaking loads. The invention However, underlying studies show that such a measure additional couplings occur which adversely affect the blocking damping behavior of the filter influence. In the exemplary embodiment, a very firm connection of the Filter comb with the housing arise, however, inadmissible additional Coupling of non-adjacent resonators via the support legs 10 and the housing 2 leads. These couplings arise through torsional, bending and longituchinal movements of the support legs 10, whereby energy is transferred to the housing to an inadmissible degree which leads to the excitation of other bending resonators at another point. It also shows that such couplings are strongly dependent on contact and temperature are.
Fig. 1 läßt nun den Aufbau des gesamten Filters mit vierfach gehaltenen Biegeresonatoren 1 im Metallgehäuse erkennen. Das Gehäuse besteht, wie bereits erwähnt, aus dem mit Grundplatte bezeichneten Unterteil 2, und einem Oberteil 3. Diese beiden Gehäuseteile sind mit den als Längssicken ausgebildeten Vertiefungen 4 versehen, die einerseits der Versteifung dienen und in die andererseits die Haltebeine der Resonatoren eingelötet sind. Das Verbinden beider Gehäuseteile 2 und 3 kann gleichzeitig mit dem Einlöten des Resonatorkammes in das Gehäuseoberteil 3 erfolgen.Fig. 1 now leaves the structure of the entire filter with four-fold held Recognize bending resonators 1 in the metal housing. As already mentioned, the housing consists of from the lower part 2, designated with the base plate, and an upper part 3. These two Housing parts are provided with the recesses 4 designed as longitudinal beads, which serve on the one hand for stiffening and on the other hand the support legs of the Resonators are soldered in. The two housing parts 2 and 3 can be connected at the same time take place with the soldering of the resonator comb into the upper housing part 3.
Fig. 2 zeigt nun in vergrößerter Darstellung die erfindungsgemäße Halterung in Verbindung mit Fig. 1.Fig. 2 now shows the invention in an enlarged representation Bracket in connection with Fig. 1.
Zusätzlich zu den Haltebeinen 10 wird nämlich auf der dem Resonator 1 gegenüberliegenden Seite ebenfalls im Schwingungsknoten ein weiteres Halteelement 10' vorgesehen. Die Haltebeine 10 bzw. 10' werden dabei mit einem Überzug 6 versehen, der gegenüber dem Resonatormaterial bzw. gegenüber der Bodenplatte bzw. gegenüber der Gußmasse bzw. Lötmasse und auch gegenüber den Haltebeinen eine verhältnismäßig niedrige mechanische Schwinggüte hat, so daß gewissermaßen ein ltschallisolierter" Aufbau entsteht. Im Ausführungsbeispiel wurde für den Überzug 6 ein Schlauch aus einem temperaturbeständigen Kunststoff gewählt, und zwar aus Polytetrafluoräthylen, das auch unter dem Handelsnamen "Teflon" bekannt ist. Fig. 1 läßt nun erkennen, daß das Oberteil 3 derart angebracht wird, daß in Richtung der Haltebeine 10, 10' erfolgende Bewegungen der Resonatoren 1 begrenzt sind. Auch läßt Fig. 1 erkennen, daß die Grundplatte 2 und das Oberteil 3 untereinander völlig gleichartig ausgebildet sein können und somit auch die Verankerung der Resonatoren über die Haltebeine 10' in der gleichen Weise erfolgen kann wie die Halterung über die Haltebeine 10.In addition to the support legs 10 is namely on the resonator 1 opposite page also in Another vibration node Holding element 10 'is provided. The holding legs 10 and 10 'are covered with a coating 6 provided, which is opposite to the resonator material or to the base plate or relative to the casting compound or soldering compound and also relative to the retaining legs has a low mechanical vibration quality, so that to a certain extent an noise-insulated " Structure emerges. In the exemplary embodiment, a hose was made for the cover 6 a temperature-resistant plastic chosen, namely made of polytetrafluoroethylene, which is also known under the trade name "Teflon". Fig. 1 now shows that the upper part 3 is attached in such a way that in the direction of the support legs 10, 10 ' occurring movements of the resonators 1 are limited. Fig. 1 also shows that that the base plate 2 and the upper part 3 are completely identical to one another can be and thus also the anchoring of the resonators via the support legs 10 ' can take place in the same way as the holder via the holding legs 10.
Die vorstehend beschriebene Maßnahme hat nämlich die Wirkung, daß die Haltebeine 10 bzw. 10' nicht mehr mit der Lötmasse 9 verbunden werden können und somit für mechanische Schwingungen im Bereich der DurchlaB-frequenzen des Filters völlig frei beweglich in der Halterung verankert sind, während für Schüttel- und Stoßbeanspruchung insbesondere im Bereich tiefer Frequenzen eine feste Halterung der Resonatoren 1 gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel ist zu berücksichtigen, daß nämlich die Haltebeine 10 und 10' bei der Biegebewegung der Resontaoren 1 auf vorwiegend Torsion beansprucht sind.The measure described above has the effect that the holding legs 10 or 10 'can no longer be connected to the soldering compound 9 and thus for mechanical vibrations in the range of the passage frequencies of the filter are anchored in the holder so that they can move freely, while for shaking and A firm support especially in the range of low frequencies the resonators 1 is guaranteed. In the exemplary embodiment it must be taken into account namely that the holding legs 10 and 10 'in the bending movement of the resonators 1 on are mainly subject to torsion.
Als vorteilhafte Ausgestaltung erweist es sich, wenn zusätzlich zum Überzug 6 ein weiteres rohrartiges Teil über den Uberzug 6 geschoben wird, wodurch zusätzlich sichergestellt wird, daß die Haltebeine 10, 10' beim Lötvorgang nicht mit der Lötmasse 9 abbinden. im Ausführungsbeispiel ist hierfür ein kegelförmiger Hohlniet 7 verwendet, durch den in einfacher Weise zugleich auch der Schlauch 6 zunächst gehalten wird. Außerdem gewährleistet der Hohlniet 7 eine einwandfreie Verteilung der Lötmasse 9.It proves to be an advantageous embodiment when in addition to Cover 6 another tubular part is pushed over the cover 6, whereby it is additionally ensured that the holding legs 10, 10 'do not occur during the soldering process bind with the soldering compound 9. In the exemplary embodiment, this is a conical one Hollow rivet 7 is used, through which the tube 6 is held initially. In addition, the hollow rivet 7 ensures a perfect Distribution of solder 9.
Der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen haben für mechanische Filter mit mehr als 2 Resonatoren ferner gezeigt, daß es häufig ausreicht, nur den ersten und letzten Resonator des gesamten Filtersystems in der angegebenen Weise zu lagern. Es hängt dies damit zusammen, daß eine über das Gehäuse auftretende Verkopplung der beiden äußeren Resonatoren, die ja auch im Ausführungsbeispiel als Antriebsresonatoren mit einer elektrostriktiven Anregung ausgebildet sind, den Verlauf der Sperrdämpfung stärker verändert als eine eventuelle Verkopplung der inneren Resonatoren.Investigations on which the invention is based have for mechanical Filters with more than 2 resonators have also shown that it is often sufficient to use only the first and last resonator of the entire filter system in the specified manner to store. This is due to the fact that a coupling occurring via the housing of the two outer resonators, which are also used as drive resonators in the exemplary embodiment are designed with an electrostrictive excitation, the course of the blocking attenuation changed more than a possible coupling of the inner resonators.
Erforderlichenfalls müssen Jedoch Verkopplungen dieser Art rechnerisch oder empirisch festgestellt werden.If necessary, however, interconnections of this type must be computationally or can be determined empirically.
Das vorstehend beschriebene mechanische Filter hat den Vorteil, daß bei einem nur verhältnismäßig geringen zusätzlichen kostruktiven Aufwand die Unempfindlichkeit gegenüber Schlag- und Stoßbewegungen erheblich erhöht werden kann, ohne daß gleichzeitig nachteilige Rückwirkung auf die Filtercharakteristik, insbesondere das Sperrdämpfungsverhalten durch unerwünschte Uberkopplungen entstehen.The mechanical filter described above has the advantage that the insensitivity with only a relatively small additional structural effort against impact and shock movements can be increased significantly without at the same time disadvantageous repercussions on the filter characteristics, in particular the blocking damping behavior caused by undesired cross-coupling.
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Claims (4)
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|---|---|---|---|
| DE19803028991 DE3028991C2 (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Electromechanical filter made up of mechanical resonators |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US3745490A (en) * | 1970-09-29 | 1973-07-10 | Siemens Ag | Electromechanical filter |
| DE1922550C3 (en) * | 1968-05-29 | 1974-12-19 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Electromechanical filter |
-
1980
- 1980-07-30 DE DE19803028991 patent/DE3028991C2/en not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1922550C3 (en) * | 1968-05-29 | 1974-12-19 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Electromechanical filter |
| US3745490A (en) * | 1970-09-29 | 1973-07-10 | Siemens Ag | Electromechanical filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3028991C2 (en) | 1984-09-20 |
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