DE3140719C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein piezoelektrisches Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 29 27 285 ist ein piezoelektrisches Filter der genanntenArt bekannt, das in einem Gehäuse eine An­ zahl von Resonatoren aufweist. Jeder Resonator ist zwischen zwei Verbindungsplatten angeordnet, die als elastische Fe­ derelemente ausgebildet sind. Diese Federelemente sind ähn­ lich Tellerfedern nach Art eines Konus ausgebildet und liegen jeweils mit ihrer Spitze an dem zugeordneten Reso­ nator, und zwar im Bereich seines Schwingungsknotens, an. Um die gewünschte elektrische Verbindung der einzelnen Re­ sonatoren zu ermöglichen, können zwischen den einzelnen Resonatoren bzw. zwischen deren Verbindungsplatten Isolier­ platten angeordnet werden. Ferner kann an einem Niet eine Kontaktbahn angeordnet und radial nach außen geführt sein, um einen elektrischen Anschluß herstellen zu können. Die zugehörende Feder liegt mittelbar über diesem Niet an dem Resonator an, wobei der Niet durch eine Öffnung einer Iso­ lierplatte geführt ist. Die elastische Abstützung erfolgt ausschließlich mittels der genannten Federn und die genann­ ten Isolierplatten bestehen aus einem relativ harten Isola­ tionswerkstoff, wie z. B. Bakelit. Die Isolierplatten liegen an den Resonatoren nicht an und bei einer Schlag- oder Stoßbeanspruchung werden die Kräfte ausschließlich über die relativ kleine Anlagefläche des Verbindungs- bzw. Fe­ derelements übertragen. Wird ein derartiges Filter als ZF-Filter in einem tragbaren Gerät, genannt seien hier Walkie-Talkies, Funkgeräte, Taschenklingeln od. dgl. ein­ gesetzt, so besteht die erhebliche Gefahr einer Beschädi­ gung oder gar Zerstörung des Filters. Maßgebend ist hier­ bei die Tatsache, daß die Kraftübertragung praktisch nur in einem kleinen Bereich des Schwingungsknotenpunktes er­ folgt. Schon durch einen relativ leichten äußeren Stoß können die Resonatoren oder deren Druckpunkte verschoben werden, was eine Verschlechterung der Filterleistung zur Folge haben kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein piezo­ elektrisches Filter der genannten Art dahingehend weiterzu­ bilden, daß eine verbesserte Sicherheit gegen Schlag- und Stoßbeanspruchungen und eine verbesserte Gruppenlaufzeit in der Frequenzcharakteristik erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen Merkmale im kennzeichnenden Teil gelöst.

Das vorgeschlagene piezoelektrische Filter zeichnet sich durch einen kompakten und funktionssicheren Aufbau aus, wobei eine hohe Festigkeit bei von außen einwirkenden Kräften er­ reicht wird. Die zu beiden Seiten jedes Resonators ange­ ordneten elastischen Isolationsplatten ergeben über vergleichs­ weise große Flächen eine zuverlässige Abstützung des je­ weiligen Resonators zwischen bzw. an den Verbindungsplatten. Bei einwirkenden Kräften ist daher die Gefahr eines Umkip­ pens des Resonators oder eine Verlagerung der relativ klei­ nen Anlagefläche des Vorsprunges der Verbindungsplatte kaum zu befürchten. Die elastischen Isolationsplatten liegen über vergleichsweise große Flächen eng an der jeweiligen Seite des Resonators an. Die Resonatoren können einen er­ höhten Resonanzwiderstand aufweisen, wodurch ein un­ wesentlich verringerter mechanischer Gütefaktor (Q-Faktor) erreicht wird. Es können Resonatoren mit relativ hohem me­ chanischem Gütefaktor zum Einsatz gelangen, wie z. B. aus Blei, Titansäurezirkonat, das einen großen mechanischen Q-Faktor von 1000-1500 aufweist. Durch die vorgeschlagene Anordnung wird gleichwohl eine verbesserte Gruppenlaufzeit mit einer relativ flachen Kurve erreicht.

In einer besonderen Ausgestaltung ist zumindest ein Isola­ tor zwischen den Verbindungselementen benachbarter Resona­ toren angeordnet. Entsprechend der Anzahl und Anordnung derartiger Isolatoren, wobei ferner über geeignete Leiter die elektrische Verbindung zwischen einzelnen Resonatoren hergestellt wird, ist auf diese Weise eine Mehrzahl von Serienresonatoren alternativ mit einer Mehr­ zahl von Parallelresonatoren angeordnet. Diese Resonatoren sind mit Elektroden aus Silber, Kupfer oder dergleichen versehen, die an den gegenüberliegenden Seiten davon festgemacht sind. Der Parallelresonator ist dünner als der Serienresonator oder hat eine größere effektive Oberfläche seiner Elektronen als Letztere, um eine größere Kapazität zu erzeugen.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird Bezug genommen auf die folgende ausführliche Offenbarung der bevorzugten Ausbildungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen, wobei

Fig. 1 ein Grundriß ist, der teilweise im Schnitt eine der bevorzugten Ausbildungsformen des piezoelektrischen Filters in Leiterform zeigt;

Fig. 2 ist ein Längsschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie B-B in Fig. 2;

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaltbild des piezo­ elektrischen Filters in Leiterform wie er in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist, und

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das die Gruppenlaufzeit Frequenzcharakteristik des piezoelektrischen Filters in Leiterform zeigt gemäß der vor­ liegenden Erfindung im Vergleich mit den Merk­ malen eines typischen Beispiels des vorbe­ kannten Filters in Leiterform.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigen, werden ähnliche Teile mit den selben Bezugs­ zeichen bezeichnet. Die Bezugszeichen 1 und 2 stellen Serienre­ sonatoren bzw. Parallelresonatoren dar, die abwechselnd miteinander vorgesehen sind. Jeder dieser Resonatoren weist eine quadratische Platte oder Scheibe aus Bleititansäurezirkonat oder ähnlichem Material auf. Die Elektroden 1 a, 1 b und 2 a, 2 b aus Silber, Kupfer oder dergleichen sind an den gegenüberliegenden Seiten eines jeden Serienresonators 1 bzw. Parallelresonators 2 angebracht. Nach der Benutzung der Elektroden 1 a, 1 b und 2 a, 2 b sind die Resonatoren 1 und 2 so behandelt, daß sie in ihre achsiale Richtung oder Dicke­ richtung polarisiert sind. Der betreffende Parallelresonator 2 ist dünner als der betreffende Serienresonator 1 oder hat eine größere wirksame Oberfläche seiner Elektroden 2 a, 2 b als der Letztere, um ihn mit einer größeren Kapazität zu versehen.

Das Bezugszeichen 3 bezeichnet Verbindungsplatten, von denen je eine an jeder Seite eines jeden Serienresonators 1 und Parallel­ resonators 2 vorgesehen ist. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, hat jede Verbindungsplatte 3 einen kleinen Vorsprung 3 a, der gegen den Schwingungsknotenpunkt eines jeden Resonators anstößt und eine Klemme 3 b, die am oberen Ende davon (der Verbindungsplatte) ange­ bracht ist, während das Bezugszeichen 4 Isolationsplatten aus synthetischem Harz oder dergleichen Material bezeichnet, die einge­ setzt sind zwischen den vorgewählten benachbarten Verbindungsplat­ ten 3,3, um so den gewünschten Filterkreis, wie er z. B. in Fig. 4 gezeigt ist, zu bilden. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet isolierende elastische Platten aus Silikongummi oder ähnlichem Material, welche jeweils zwischen jedem Resonator 1, 2 und jeder Verbindungsplatte 3 in engem Kontakt hierzu eingesetzt sind und hat eine Öffnung 5 a, um den Vorsprung 3 a der Verbindungsplatte 3 aufzunehmen.

Die Montage der Serienresonatoren 1, Parallelresonatoren 2, Ver­ bindungsplatten 3, Isolationsplatten 4 und isolierende elastische Platten 5 erfolgt in einem rechtwinkligen isolierenden Gehäuse 6, das aus einem geeigneten Material besteht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Gehäuse 6 mit einem Eingangs-An­ schlußstift 7, einem Ausgangs-Anschlußstift 8 und zwei Erd-An­ schlußstiften 9 und 10 an seinen vier Ecken versehen. Diese An­ schlußstifte 7 bis 10 können vorzugsweise eingebettet sein oder an die Ecken des oberen Teils des Gehäuses 6 angelötet werden. Die Bezugszeichen 11 bis 15 sind Bleidrähte oder Leiter für die innere Verbindung zwischen den betreffenden Anschlußstiften und irgend­ einer der Klemmen 3 b und der Verbindungsplatten 3 und bzw. zwischen den Klemmen 3 b, 3 b, so daß der Filterkreis in Leiterform wie in der Fig. 4 gezeigt, gebildet wird.

Auf diese Art funktionieren die elastischen Isolationsplatten 5, die zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der benach­ barten Resonatoren 1, 2 und den Verbindungsplatten 3 eingesetzt sind, gemäß der vorliegenden Erfindung, wie Abstandshalter und deshalb kippen die Resonatoren 1 und 2 weder um noch werden ihre Unterstützungspunkte verschoben, selbst dann nicht, wenn sie einen Stoß oder Schlag von außen erhalten.

Weiterhin können gemäß der vorliegenden Erfindung die Resonatoren, da die elastischen Isolationsplatten 5 in engem Kontakt mit den gegenüberliegenden Seiten der Resonatoren 1 und 2 sind, einen erhöhten Resonanzwiderstand haben und auf diese Art und Weise einen Wesentlich verringerten mechanischen Gütefaktor (Q-Faktor). Folglich haben die piezoelektrischen Filter in Leiterform gemäß der vorliegenden Erfindung eine bemerkenswert verbesserte Gruppen­ laufzeit in der Frequenzcharakteristik, wie die durchgehende Kurve (a) in Fig. 5 zeigt, in welcher eine unterbrochene Kurve (b) die Merkmale der herkömmlichen Filter in Leiterform zeigt.

Wie vorstehend vollständig beschrieben, sieht die vorliegende Erfindung verbesserte piezoelektrische Filter in Leiterform vor, die einen ausgezeichneten Schlag- und Stoßwiderstand sowie eine Gruppenlaufzeit in der Frequenzcharakteristik besitzen.

Die dargestellte Ausführungsform zeigt einen 5-Elemente-Filter in Leiterform, aber die Erfindung kann ebenso angewandt werden bei anderen Filtern mit mehr Elementen.

Claims (5)

1. Piezoelektrisches Filter mit in einem Gehäuse elastisch gelagerten Resonatoren, die in Leiterform als Serien- und Parallelresonatoren miteinander verbunden und jeweils zwischen zwei Verbindungsplatten angeordnet sind, welche im Bereich eines Schwingungsknotenpunktes am jeweiligen Resonator anliegen, wobei eine Isolationsplatte mit einer Öffnung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß an beiden Seiten jedes Resonators (1, 2) zwi­ schem diesem und den Verbindungsplatten (3) je eine Isolations­ platte (5) angeordnet ist, die aus einem elastischen Werkstoff besteht und
daß die Verbindungsplatten (3) je­ weils einen durch die Öffnungen (5 a) der Isolationsplatten (5) ragenden Vorsprung (3 a) zur Anlage an dem Resonator (1, 2) aufweisen.

2. Piezoelektrisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Isolator (4) zwischen den Verbindungselementen (3) von benachbarten Resonatoren (1, 2) angeordnet ist.

3. Piezoelektrisches Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Resonator (1, 2) an seinen gegen­ überliegenden Seiten befestigte Elektroden (1 a, 1 b, 2 a, 2 b) aus Silber, Kupfer od. dgl. aufweist.

4. Piezoelektrisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Parallelresonator (2) dünner ausgebildet ist als jeder Serienresonator (1).

5. Piezoelektrisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Parallelresonator (2) die wirksame Oberfläche seiner Elektroden (2 a, 2 b) grö­ ßer ausgebildet ist als die der Serienresonatoren (1).