DE4008920C2 - Verfahren zum Herstellen eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters und mechanisches Koppelfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4, und ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 bzw. des Anspruchs 8.

Neuerdings sind mechanische Filter, die Eigenschaften besitzen, die verglichen mit denen der LC-Filter und der Quarzfilter mittleres Niveau haben, in Geräten der Nachrichtentechnik weit verbreitet. Derartige mechanische Filter haben einen guten Q-Faktor, eine gute Selektivität, ein gutes Temperaturverhalten und sie können in reduzierter Baugröße ausgeführt werden.

Fig. 1 zeigt ein im wesentlichen in der JP-OS 61- 121512 gezeigtes herkömmliches longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter. Das mechanische Filter hat einen longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 2 und einen longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 4, die in derselben Ebene angeordnet und aus demselben metallischen Material hergestellt sind. Identische elastische Koppelelemente 6, 8 sind an die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 2, 4 angefügt, und Trägerelemente 10, 12 ragen außenseitig und mittig aus den Abstimmbalken 2, 4 heraus. Die Ab­ stimmbalken 2, 4, die Koppelelemente 6, 8 und die Träger­ elemente 10, 12 sind durch Präzisionspressen hergestellt und durch Laserschweißen oder ähnliches zusammengefügt. Dem longitudinal schwingungsfähigen Eingangsabstimmbalken 2 ist ein Paar von piezoelektrischen Eingangskeramiktei­ len 14a, 14b überlagert und durch Löten oder ähnliches befestigt. In gleicher Weise ist dem longitudinal schwin­ gungsfähigen Ausgangsabstimmbalken 4 ein Paar von piezo­ elektrischen Ausgangskeramikteilen 16a, 16b überlagert und durch Löten oder ähnliches befestigt. Die äußeren En­ den der Trägerelemente 10, 12 sind jeweils mittig auf den oberen Flächen der aufrecht stehenden Teile 24a, 24b des Halterungsteiles 24 durch Laserschweißen oder ähnliches befestigt.

Die Zufuhrleitung 18 und die Erdungsleitung 18e, durch die ein Eingangssignal eingespeist wird, sind jeweils an die piezoelektrischen Eingangskeramikteile 14a, 14b und den aufrecht stehenden Teil 24a angeschlossen. In gleicher Weise ist eine Ausgangsleitung 20 und eine Erdungsleitung 20e, durch die ein Ausgangssignal ausgeleitet wird, jeweils an die piezoelektrischen Ausgangskeramikteile 16a, 16b und das aufrecht stehende Teil 24b angeschlossen.

Die longitudinal schwingungsfähigen Eingangs- und Aus­ gangsabstimmbalken 2, 4, die durch Koppelelemente 6, 8 miteinander gekoppelt sind, sind voneinander derart beab­ standet, daß sie in unbehinderte Longitudinalschwingungen versetzt werden können. Das longitudinal schwingende me­ chanische Koppelfilter ist in einem Gehäuse untergebracht (nicht gezeigt), das in einem Zwischenfrequenzverstärker, in einem Gerät der Nachrichtentechnik oder ähnlichem, eingebaut ist.

Das in Fig. 1 gezeigte longitudinal schwingende mechani­ sche Koppelfilter arbeitet wie folgt: Ein Hochfrequenz­ signal S₁, das durch die Signalquelle Osc erzeugt wird und durch einen Widerstand R geleitet wird, wird durch die Zufuhrleitung 18 und die Erdungsleitung 18e einge­ speist und an Elektroden (nicht gezeigt) angelegt, die an den piezoelektrischen Eingangskeramikteilen 14a, 14b angebracht sind. Das zugeführte Hochfrequenzsignal S₁ generiert zwischen den Elektroden und dem longitu­ dinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 2, der elek­ trisch geerdet ist, ein elektrisches Feld, mit derselben Frequenz wie das Signal S₁. Als Antwort auf das auf die­ se Weise generierte elektrische Feld werden die piezoelek­ trischen Eingangskeramikteile 14a, 14b mechanisch in die Richtungen verformt, die durch die Pfeile Vm, Vn in Fig. 1 angezeigt sind, wobei der longitudinal schwingfähige Ein­ gangsabstimmbalken 2 in Resonanz gerät und eine Longitudi­ nalwelle mit einer Frequenz F₁ und einer Halbwellenlänge, die gleich der Länge L₁ des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 2 ist, erzeugt. Wenn sich die Lon­ gitudinalwelle durch den longitudinal schwingfähigen Ein­ gangsabstimmbalken 2 mit einer Durchschnittsgeschwindig­ keit V ausbreitet, so ist die Frequenz F₁ durch die fol­ gende Gleichung gegeben:

F₁ = V/(2 L₁) (1)

Die Longitudinalschwingung des longitudinal schwing­ fähigen Eingangsabstimmbalkens 2 pflanzt sich mittels mechanischer Kopplung durch die Koppelelemente 6, 8 zu dem longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimm­ balken 4 fort, und verursacht, daß der longitudinal schwingfähige Ausgangsabstimmbalken 4 in Resonanz gerät oder daß er mit einer Frequenz F₂ und mit einer Halb­ wellenlänge die gleich der Länge L₂ des Abstimm­ balkens 4 ist, longitudinal schwingt. Wenn sich die Longitudinalwelle durch den longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 4 mit einer Durchschnittsge­ schwindigkeit V ausbreitet, dann ist die Frequenz F₂ durch die folgende Gleichung gegeben:

F₂ = V/(2 L₂) (2)

Die Longitudinalschwingung des longitudinal schwing­ fähigen Ausgangsabstimmbalkens 4 erzeugt zwischen den piezoelektrischen Ausgangskeramikteilen 16a, 16b eine Spannung. Die produzierte Spannung wird dann über die Ausgangsleitung 20 und die Erdungsleitung 20e als Hoch­ frequenzsignal F₂ mit einer scharfen Frequenzcharak­ teristik-Kurve ausgeleitet.

Bei der Herstellung des longitudinal schwingenden mechani­ schen Koppelfilters, die in Fig. 1 gezeigt ist, kommt der Exaktheit der Zentralfrequenz und den Bandpaßeigenschaften des hergestellten mechanischen Filters große Bedeutung zu. Es ist erwünscht, daß die Resonanzfrequenzen F₁, F₂ der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimm­ balken 2, 4 die gleiche Zentralfrequenz besitzen. Da die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsab­ stimmbalken 2, 4 durch Ätzen oder Präzisionspressen in großen Mengen produziert werden, ist es jedoch schwierig, den einzelnen Bauteilen ein ausreichendes Maß an Genauig­ keit zu geben. Eine Folge davon ist, daß die durch Massen­ produktion hergestellten mechanischen Filter verschiedene Zentralfrequenzen besitzen und relativ schlechte Bandpaß­ eigenschaften haben.

Die Zufuhrleitung 18 und die Ausgangsleitung 20 sind von­ einander beabstandet, um eine induktive Kopplung zwischen denselben infolge von Streukapazitäten zu vermindern, bzw. um damit eine erhöhte Isolationswirkung zu erzielen. Wenn jedoch eine unerwünschte Schwingungswelle von den longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 2 erzeugt wird, und auf den longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimm­ balken 4 durch die Koppelelemente 6, 8 und die Trägerelemente 10, 12 übertragen wird, entstehen unerwünschte Unselektivitäten außerhalb des Bandpasses des mechanischen Filters.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, das einen verbesserten Frequenzgang besitzt, das sich für eine Massenproduktion gut eignet und das definierte Bandpaßeigenschaften besitzt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 4 bzw. 7 und 8 angegebene Erfindung. Die Nuten, die in den schwingfähigen Körpern durch Ätzen oder ähnliches gebildet werden, zeitgleich mit der Herstellung der schwingfähigen Körper ermöglichen, daß die schwingfähigen Körper mit einer außerordentlich exakten Mittenfrequenz schwingen, wobei dadurch wirksam das Auftreten von Frequenzschwankungen verhindert und die Bandpaßeigenschaften verbessert und gleichförmiger gestaltet werden.

Die Durchgangslöcher oder Blindlöcher, die in den schwingfähigen Körpern durch Ätzen oder ähnliches gebildet werden, zeitgleich mit der Herstellung der schwingfähigen Körper ermöglichen ein Schwingen der schwingfähigen Körper mit einer außerordentlich exakten Zentralfrequenz, ähnlich wie bei dem Filter mit den Nuten.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfil­ filters;

Fig. 2(a) bis 2(d) perspektivische Ansichten der Abfolge eines Herstellungsverfahrens eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 und 4 perspektivische Ansichten von longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfiltern, die durch das in den Fig. 2(a) bis 2(b) gezeigte Verfahren hergestellt sind;

Fig. 5(a) bis 5(d) perspektivische Ansichten, die die Abfolge eines Herstellungsverfahrens eines longi­ tudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung zeigen;

Fig. 6(a) die perspektivische Ansicht eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, das gemäß eines in den Fig. 5(a) bis 5(d) gezeigten Verfahrens hergestellt ist;

Fig. 6(b) eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Teils des in Fig. 6(a) gezeigten longitudi­ nal schwingenden mechanischen Koppelfilters;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines anderen longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, der durch das in den Fig. 5(a) bis 5(d) gezeigte Verfahren hergestellt ist;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines longitudinal schwingenden mechanischen Filters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters gemäß einer Abwandlung des in Fig. 8 gezeigten mechanischen Filters;

Fig. 10 ein Diagramm, das die Bandpaßeigenschaften des in Fig. 8 gezeigten mechanischen Filters darstellt;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, gemäß einer Abwandlung des in Fig. 11 gezeigten mechanischen Filters;

Fig. 13(a) eine perspektivische Ansicht eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13(b) eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Teils des in Fig. 13(a) gezeigten longitudinal schwingenden mechanischen Filters; und

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, gemäß einer Abwandlung des in Fig. 13(a) und 13(b) gezeigten mechanischen Filters.

Ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, das nach einem Verfahren der vorliegenden Erfindung her­ gestellt wurde, wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Das in Fig. 3 gezeigte mechanische Filter hat einen longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimm­ balken (Körper) 32 und einen longitudinal schwingfähigen Aus­ gangsabstimmbalken (Körper) 34, der eine mit dem Eingangsabstimmbalken 32 identische Form besitzt. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 sind in einer Ebene ange­ ordnet und durch ein Paar dünner Koppelelemente 36, 38, die aus identischem elastischen Material hergestellt sind, miteinander verbunden. Trägerelemente 40, 42 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwing­ fähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 heraus. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 32, 34 haben jeweils längs und mittig ange­ ordnete, durchgehende Nuten 32a, 34a, die kürzer sind, als die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34.

Ein Paar von piezoelektrischen Eingangskeramikteilen 44a, 44b ist auf die jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 32 aufgelegt und durch Löten oder ähnliches befestigt. In gleicher Weise ist ein Paar von piezoelektrischen Ausgangs­ keramikteilen 46a, 46b auf die jeweiligen gegenüberliegen­ den Flächen des longitudinal schwingfähigen Ausgangsab­ stimmbalkens 34 aufgelegt und durch Löten oder ähnliches befestigt. Elektroden (nicht gezeigt) sind durch Metallisie­ rung oder eine andere Art der Ablagerung auf die Oberflächen der piezoelektrischen Eingangskeramikteile 44a, 44b und der piezoelektrischen Ausgangskeramikteile 46a, 46b aufgebracht. Die Trägerelemente 40, 42 haben äußere Enden, die mit den inneren gegenüberliegenden Rändern eines rechteckigen äußeren Rahmens 50 verbunden sind. Der äußere Rahmen 50 und die longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 32, 34 sind in derselben Ebene angeordnet. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34, die Koppelelemente 36, 38, die Trägerelemente 40, 42 und der äußere Rahmen 50 sind durch Ätzen als einheitliches Gebilde aus einer einzelnen Metallplatte nach einem fotolithografischen Verfahren hergestellt, das von der automatisierten Mas­ senproduktion von ICs mit hoher Genauigkeit bekannt ist.

Ein Verfahren zur Herstellung des in Fig. 2 gezeigten longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters durch ein fotolithografisches Verfahren, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2(a) bis 2(d) beschrieben.

In einem ersten Schritt, gezeigt in Fig. 2(a), wird eine flache Metallplatte 80 mit einer Fotolackschicht 84 über­ zogen. Die flache Metallplatte 80 ist derart gestaltet, daß sie in einer Ebene die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34, mit jeweiligen Nuten 32a, 32b, die mittig in den Abstimmbalken 32, 34 gebildet sind, und kür­ zer als dieselben sind enthält, wobei sich die Nuten 32a, 32b in die Richtung erstrecken, in die sich die Longitu­ dinalschwingung ausbreitet, und daß sie weiterhin die Kop­ pelelemente 36, 38, die Trägerelemente 40, 42 und den äußeren Rahmen 50 enthält, und definierte Longitudinal­ schwingungseigenschaften besitzt.

In einem zweiten Schritt, gezeigt in Fig. 2(b), wird eine Strahlung, wie z. B. eine Röntgen-Strahlung L, auf die flache Metallplatte 80 durch eine Maskenvorlage 86 hindurch aufgebracht, die die gleiche Form hat wie die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34, die Nuten 32a, 34a, die Koppelelemente 36, 38, die Trägerelemente 40, 42 und wie der äußere Rahmen 50.

In einem dritten Schritt, gezeigt in Fig. 2(c) wird die flache Metallplatte 80 zur Entwicklung des Musters entsprechend der Maskenvorlage 86 in ein Lösungsmittel getaucht, wodurch dann die Bereiche mit der Fotolack­ schicht 87a bis 87e, die den Röntgen-Strahlen L aus­ gesetzt waren, von der Metallplatte 80 entfernt werden.

In einem vierten Schritt, gezeigt in Fig. 2(d) werden die Bereiche der flachen Metallplatte 80, die den im dritten Schritt entfernten Fotolackschichtbereichen 87a bis 87e entsprechen, durch Ätzen entfernt.

In dieser Weise werden die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34, mit den darin mittig und in Längs­ richtung gebildeten Nuten 32a, 34a, die kürzer sind als die Abstimmbalken 32, 34, weiterhin mit Koppelelementen 36, 38, mit Trägerelementen 40, 42 und mit dem äußeren Rahmen 50, als ein einheitliches Gebilde geformt.

Anschließend werden die piezoelektrischen Eingangs- und Ausgangskeramikteile 44a, 44b und 46a, 46b, auf die Elektroden aus Gold oder Silber durch Vakuumauf­ dampfen oder durch ein Sputter-Verfahren aufmetallisiert sind, auf die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 aufgelegt und durch Löten befestigt.

Dann wird eine Zufuhrleitung 52 und eine Erdungslei­ tung 52e (Fig. 3) an die piezoelektrischen Eingangs­ keramikteile 44a, 44b und an den longitudinal schwing­ fähigen Eingangsabstimmbalken 32 gelötet. In gleicher Weise wird eine Ausgangsleitung 54 und eine Erdungsleitung 54e an die piezoelektrischen Ausgangskeramikteile 46a, 46b und an den longitudinal schwingfähigen Ausgangsab­ stimmbalken 34 gelötet.

Die Funktion des in Fig. 3 gezeigten longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, das durch obiges Verfahren hergestellt ist, wird im folgenden beschrieben.

Ein Hochfrequenzsignal S₄, z. B. ein Zwischenfrequenzsig­ nal mit einer Frequenz von 455 kHz, das durch einen Fre­ quenzkonverter in einem Überlagerungsempfänger (superhetero­ dyne receiver) oder ähnlichem generiert wird, wird von der Signalquelle Osc durch einen Widerstand R eingespeist und über die Zufuhrleitung 52 und die Erdungsleitung 52e an die piezoelektrischen Eingangskeramikteile 44a, 44b und an den longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 32 angelegt. Das angelegte Hochfrequenzsignal S₄ gene­ riert zwischen den Elektroden und dem longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 32, der elektrisch geerdet ist, ein elektrisches Feld mit derselben Frequenz wie die des Signals S₄. Als Antwort auf das derart generierte elektrische Feld, werden die piezo­ elektrischen Keramikteile 44a, 44b mechanisch in die Richtungen verformt, die durch die Pfeile mi, mo in Fig. 3 angezeigt sind, wobei der longitudinal schwing­ fähige Eingangsabstimmbalken 32 in Resonanz gerät und eine Longitudinalwelle mit einer Frequenz F₄ und einer Halbwellenlänge, die gleich der Länge L₄ des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 32 ist, erzeugt. Wenn sich die Longitudinalwelle durch den longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 32 mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit V ausbreitet, so ist die Frequenz F₄ durch die folgende Gleichung gegeben:

F₄ = V/(2 L₄) (3)

Die Longitudinalschwingung des longitudinal schwing­ fähigen Eingangsabstimmbalkens 32 pflanzt sich mittels mechanischer Kopplung durch die Koppelelemente 36, 38 zu dem longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 34 fort, und verursacht, daß der longitudinal schwing­ fähige Ausgangsabstimmbalken 34 in Resonanz gerät oder, daß er mit einer Frequenz F₅ und mit einer Halbwellen­ länge, die gleich der Länge L₅ des Abstimmbalkens 34 ist, longitudinal schwingt. Wenn sich die Longitudinalwelle durch den longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimm­ balken 34 mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit V aus­ breitet, dann ist die Frequenz F₅ durch die folgende Gleichung gegeben:

F₅ = V/(2 L₅) (4)

Die Longitudinalschwingung des longitudinal schwing­ fähigen Ausgangsabstimmbalkens 34 erzeugt zwischen den piezoelektrischen Ausgangskeramikteilen 46a, 46b eine Spannung. Die erzeugte Spannung wird dann über die Ausgangsleitung 54 und die Erdungsleitung 54e als ein Ausgangssignal S₅ ausgeleitet, z. B. als Zwischenfre­ quenzsignal S₂ mit einer Frequenz von 455 kHz und mit einer scharfen Frequenzcharakteristikkurve, die durch die Übertragung der Longitudinalschwingung erzeugt wurde, d. h. das Signal besitzt eine Schmalbandcharakteristik.

Wie aus den obigen Gleichungen (3) und (4) hervorgeht, ist die Resonanzfrequenz F₄ des longitudinal schwing­ fähigen Eingangsabstimmbalkens 32 und die Resonanz­ frequenz F₅ des longitudinal schwingfähigen Ausgangs­ abstimmbalkens 34 umgekehrt proportional zu den Längen L₄, L₅ der jeweiligen Abstimmbalken 32, 34. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ ist abhängig von der fotolithografischen Technologie, die angewandt wird, um die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 her­ zustellen. Aufgrund der Dicke der Abstimmbalken 32, 34, kann die Exaktheit der Längen L₄, L₅ keinen hin­ reichend kleinen Fehler besitzen. Die Abmessungsgenauigkeit δL der Länge der Abstimmbalken 32, 34 ist im allge­ meinen ausgedrückt durch:

δL = ±1,5/10 · t (5)

mit t als Dicke der Abstimmbalken 32, 34. Die Abmes­ sungsgenauigkeit δL variiert nicht stark, da die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 32, 34 gleichzeitig als einheitliches Gebilde durch Ätzen hergestellt werden.

Die Nuten 32a, 34a, die in den longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken 32, 34 ausgebildet sind, werden im folgenden beschrieben. Da die Nuten 32a, 34a für die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 32, 34 dieselben Vorteile bieten, wird im weiteren nur ein longitudinal schwingfähiger Abstimm­ balken beschrieben.

Es wird angenommen, daß ein longitudinal schwingfähi­ ger Abstimmbalken, der eine Breite W besitzt, eine mittige Längsnut mit einer Breite M und einer Länge L_M aufweist, und daß das Material aus dem der longi­ tudinal schwingfähige Abstimmbalken hergestellt ist, eine durchschnittliche Masse p besitzt.

Da sich die mittig in dem longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken ausgebildete Nut in die Richtung erstreckt, in die sich die Longitudinalschwingung fortpflanzt, stört die Nut die Funktion des longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalkens nicht. Die Querschnittsfläche Sa des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens ist an der Stelle, an der sich die Nut befindet und die Longitudinalschwingung stattfindet, wegen des Vorhan­ denseins der Nut klein. Die Querschnittsfläche Sa ist durch die Gleichung (6) gegeben:

Sa = (W - M) · t (6)

Die Querschnittsfläche Sb des longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalkens, an der Stelle, an der keine Nut vorhanden ist und eine Longitudinalschwingung stattfindet, ist durch Gleichung (7) gegeben:

Sb = W · t (7)

Wenn die Breite W des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens durch die Abmessungsgenauigkeit δL aufgrund eines Ätzfehlers (Überätzung) reduziert wird, so wird die Nut um δL erweitert. Die Querschnitts­ flächen Sa, Sb werden nun wie folgt formuliert.

Sa = (W - δL) - (M + δL) · t = (W - M - 2 δL) · t (8)

Sb = (W - δL) · t (9)

Die Länge L des longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balkens wird nun (L-δL).

Die Wirkung einer den longitudinal schwingfähigen Ab­ stimmbalken hinzugefügten Masse wird wie folgt berück­ sichtigt.

• 1) Für δL = 0 wird eine Masse, die durch {M · (L - L_M) · t · p} dargestellt ist und der Breite des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens entspricht, dem distalen Ende des longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balkens hinzugefügt, wobei dieser die Querschnittsfläche {(W - M) · t} besitzt mit L als Länge des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens.
• 2) Für δL ≠ 0, wird eine Masse, die durch {(M + δL) (L - L_M) · t · p} dargestellt ist und der Breite des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens ent­ spricht und eine Masse, die durch {(-δL) W · t · p} dargestellt ist und der Länge des longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalkens entspricht, dem distalen Ende des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens hinzuge­ fügt, der die Querschnittsfläche {(W - M - 2 δL) · t} besitzt, mit L als Länge des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens (obwohl die Länge durch L - δL angege­ ben ist, wird die Abmessungsgenauigkeit δL als zuge­ fügte Masse angesehen).

Als ein Ergebnis des Vergleichs zwischen den obigen Gleichungen (1) und (2) ist die Masse δp, die neu hinzugefügt wird, wenn δL ≠ 0 ist, durch die folgen­ de Gleichung gegeben:

δp = δL · {(L - L_M) - W} · t · p · {(W - M) · t · p}/{(W - M - 2 δL) · t · p} (10)

Wenn die Abmessungen des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens derart gewählt werden, daß (L - L_M) - W = 0, d. h.

L_M = L - W, (11)

dann ist δp = 0,
sogar wenn δL ≠ 0.

Daher ändert sich die Masse des longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalkens nicht, und folglich ändert sich auch die Resonanzfrequenz des longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalkens nicht.

Wie oben beschrieben, sind die Nuten 32a, 34a, die sich in die Richtung erstrecken, in die sich die Longitudinal­ schwingung fortpflanzt, mittig in den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 gebildet. Sogar wenn die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 verschiedene Längen aufgrund eines Ätzfehlers, der durch die Herstellung als ein­ heitliches Gebilde verursacht wird, besitzen, ändert sich die Zentralfrequenz des longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters nicht und die Bandpaßeigen­ schaften verschlechtern sich nicht, da die Nuten 32a, 34a, die durch Ätzen in den longitudinal schwingfähi­ gen Abstimmbalken 32, 34 gebildet werden, zeitgleich mit den Abstimmbalken hergestellt werden.

Ein anderes longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, mit fünf longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken, erreicht einen größeren Dämpfungswert außerhalb des Bandpaßbereiches, d. h. es besitzt einen schärferen Abfall im Frequenzgang und wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.

Das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter enthält schwingfähige Eingangs- und Ausgangsabstimm­ balken 70, 78, weiterhin drei longitudinal schwing­ fähige Abstimmbalken 72, 74, 76, die zwischen den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 70, 78 angeordnet sind, und weiterhin Koppelelemente 82a, 82b, 84a, 84b, 86a, 86b, 88a, 88b, durch die die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 70, 72, 74, 76, 78 miteinander verbunden sind. Die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 70, 72, 74, 76, 78 haben jeweils Längsnuten 70a, 72a, 74a, 76a, 78a, die darin mittig ausgebildet sind.

Trägerelemente 90, 92 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 70, 78 heraus und haben äußere Enden, die an den inneren, sich gegenüberliegenden Rändern eines äußeren Rahmens 92 befestigt sind. Ein Paar von piezoelektrischen Eingangskeramikteilen 94a, 94b ist auf die sich gegenüberliegenden Flächen des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 70 aufgelegt und daran befestigt, und ein Paar von piezoelektrischen Ausgangskeramikteilen 96a, 96b ist auf die sich gegen­ überliegenden Flächen des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 78 aufgelegt und darauf be­ festigt.

Das in Fig. 4 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Filter ist im wesentlichen auf die gleiche Weise wie das in Fig. 3 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Filter hergestellt, es arbeitet im wesentli­ chen auf die gleiche Weise und es bietet im wesentlichen die gleichen Vorteile.

Die Verwendung einer Vielzahl von longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken 70, 72, 74, 76, 78 ist jedoch geeignet, die Abmessungsunterschiede dieser Abstimm­ balken stark zu reduzieren und die Bandpaßbandeigenschaften des mechanischen Filters zu verbessern.

In den Ausführungsformen, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, durchsetzen die Nuten 32a, 34a und 70a, 72a, 74a, 76a, 78a jeweils die longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balken 32, 34 und 70, 72, 74, 76, 78. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art von Nuten beschränkt. Es können in diesen longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken Blind­ nuten gebildet werden, oder es können zwei oder mehr Nuten in jedem dieser longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balken ausgebildet sein. Eine Nut oder Nuten können in einem oder in einigen der longitudinal schwingfähigen Ab­ stimmbalken 32, 34 und 70, 72, 74, 76, 78 gebildet sein. Es können auch eine gebogene oder nicht durchgehend ver­ laufende Nut oder Nuten in den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken ausgebildet sein.

In dem in den Fig. 5(a) bis 5(d) gezeigten Herstellungs­ verfahren, wird eine Fotolackschicht, die einer Röntgen- Strahlung ausgesetzt wurde, entfernt, was als Negativpro­ zeß bekannt ist. Der Positivprozeß kann jedoch auch ange­ wandt werden, um das longitudinal schwingende mechanische Filter herzustellen.

Wie oben beschrieben, enthält das Verfahren der vor­ liegenden Erfindung als ersten Schritt die Bildung von Nuten in mindestens einem der schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper längs der Richtung, in der die Schwingungskörper schwingen, gleichzeitig mit der Herstellung der Schwingungskörper, wobei die Nuten kürzer sind als die Schwingungskörper, und als zweiten Schritt das sandwichartige Auflegen und Fixieren der piezoelektrischen Teile auf den schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörpern. Die Nuten werden in den schwingfähigen Körpern durch Ätzen oder ähnliches gebildet, gleichzeitig mit der Herstellung der schwingfähigen Körper. Die durch Massenproduktion hergestellten schwingfähigen Körper haben eine außerordentlich exakte Zentralfrequenz und Abmessungsschwankungen werden wirksam verhindert, so daß das longitudinal schwingende mechanische Filter verbesserte Bandpaßeigenschaften besitzt und gut durch Massenproduktion hergestellt werden kann.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6(a) und 6(b) wird ein longitudinal schwingendes mechanisches Filter, das nach einem Verfahren gemäß einer anderen Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, beschrieben. Das in den Fig. 6(a) und 6(b) gezeigte longitudinal schwingende mechanische Filter besitzt im wesentlichen denselben Aufbau wie das in Fig. 3 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Filter, außer daß die longitudinal schwingfähigen Abstimmbal­ balken eine Vielzahl von darin befindlichen Durchgangs­ löchern 132a, 134a besitzen, mit Öffnungsweiten, die verglichen mit der Wellenlänge der Longitudinalschwin­ gung der Abstimmbalken klein sind. Die anderen bauli­ chen Funktionsteile sind gleich denen des longitudi­ nal schwingenden mechanischen Koppelfilters, das in Fig. 3 gezeigt ist. Daher sind diese identischen Funktionsteile durch identische Bezugszeichen gekenn­ zeichnet und werden nicht im Detail beschrieben.

Ein Herstellungsverfahren des longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, das in den Fig. 6(a) und 6(b) gezeigt ist, und mittels eines fotolithogra­ fischen Verfahrens hergestellt ist, ist in den Fig. 5(a) bis 5(d) gezeigt. Die Durchgangslöcher 132a, 134a sind in den longitudinal schwingenden Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 mittels eines foto­ lithografischen Verfahrens, gleichzeitig mit der Her­ stellung der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 gebildet. Daher hat die verwendete Maskenvorlage 86 Durchgangslöcher 87a, 87b, die den zu bildenden Durch­ gangslöchern 132a, 134a entsprechen. In dem in Fig. 5(c) gezeigten dritten Schritt, werden die zu entfernenden Fo­ tolackschichtbereiche 187a, 187b, 187c, 187d, 187e auf der Metallplatte 80 gebildet. Die anderen Schritte sind die gleichen, wie die, die in den Fig. 2(a) bis 2(d) ge­ zeigt sind. Die identischen Funktionsteile sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht im Detail beschrieben.

Wie aus den obigen Gleichungen (3) und (4) zu ent­ nehmen ist, ist die Resonanzfrequenz F₄ des longi­ tudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 32 und die Resonanzfrequenz F₅ des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 34 umgekehrt proportional zu den Längen L₄, L₅ des jeweiligen Abstimmbalkens 32, 34. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ hängt von der zur Herstellung der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 angewandten fotolithografischen Technologie ab. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ kann aufgrund der Dicke der Abstimmbalken 32, 34 keinen hinreichend kleinen Fehler besitzen. Die Abmessungsgenauigkeit δL der Länge der Abstimmbalken 32, 34 ist im allgemeinen ausgedrückt durch:

δL = ± 1,5/10 t (12)

mit t als Dicke der Abstimmbalken 32, 34. Die Ab­ messungsgenauigkeit δL schwankt nicht sehr stark, da die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Aus­ gangsabstimmbalken 32, 34 mit den Durchgangslöchern 132a, 134a als einheitliches Gebilde durch Ätzen gleichzeitig hergestellt werden. Die Bezeichnungen der Gleichung (12) bleiben gleich denen der Gleichung (5).

Die Durchgangslöcher 132a, 134a, die in den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 gebildet sind, werden im folgenden beschrieben.

Es wird angenommen, daß die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 eine Länge L (L₄, L₅) besitzen, weiterhin daß die Durchgangslöcher eine Breite M haben (siehe Fig. 6(b)), darüber hinaus daß der Verteilungsko­ effizient der Durchgangslöcher 132a, 134a in den longitu­ dinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 (das Verhältnis der Summe der Flächen der Durch­ gangslöcher zu der Gesamtfläche des zentralen Bereichs des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens) durch γ bezeichnet ist, des weiteren daß die longitudinal schwing­ fähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 die Breite W besitzen, und daß die Länge der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 in dem Bereich, in dem die Durchgangslöcher 132a, 134a vorliegen (in die Richtung, in die sich die Longitudinalschwingung fortpflanzt), mit L_M bezeichnet ist und auch daß das Material, aus dem die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 hergestellt sind, eine durch­ schnittliche Masse p besitzt.

Da die Durchgangslöcher 132a, 134a, die in den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 32, 34 gebildet sind, verglichen mit der Wellenlänge der Longitudinalschwingung, ausreichend klein sind, stören die Durchgangslöcher 132a, 134a nicht die Funktion der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken. Die Querschnitts­ fläche S₁ der longitudinal schwingfähigen Abtimm­ balken ist dort, wo die Durchgangslöcher 132a, 134a vorliegen und die Longitudinalschwingung stattfindet, wegen der Durchgangslöcher 132a, 134a klein. Die Quer­ schnittsfläche S₁ ist gegeben durch:

S₁ = (W - γM) · t (13)

Die Querschnittsfläche S₂ der longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken, dort wo keine Durchgangs­ löcher vorliegen und Longitudinalschwingung stattfindet, ist gegeben durch:

S₂ = W · t (14)

Wenn die Breite W der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken durch die Abmessungsgenauigkeit δL aufgrund eines Ätzfehlers (Überätzen) reduziert wird, so wird jedes der Durchgangslöcher 132a, 134a um δL aufgeweitet. Die Querschnittsflächen S₁, S₂ sind nun wie folgt ausgedrückt:

S₁ = {(W - δL) - γ(M + δL)} · t = {W - γM - (1 + γ)δL} · t (15)

S₂ = (W - δL) · t (16)

Die Länge L (L₄, L₅) der longitudinal schwing­ fähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 wird nun (L-δL).

Die Wirkung einer den longitudinal schwingfähigen Ab­ stimmbalken 32, 34 hinzugefügten Masse, wird wie folgt berücksichtigt.

• 1) Für δL = 0 wird eine Masse, die durch {γM (L - L_M) · t · p} dargestellt ist und der Breite W des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens entspricht, zu den distalen Enden der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34, die die Querschnittsfläche {(W - γM) · t} besitzen, hinzu­ gefügt, mit L als Länge der longitudinal schwingfä­ higen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34.
• 2) Für δL ≠ 0 wird eine Masse, die durch {(γM + γδL) · (L - L_M) · t · p} dargestellt ist und der Breite W des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens ent­ spricht und eine Masse, die durch {(-δL) · W · t · p} dargestellt ist und der Länge L des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens entspricht, dem distalen Ende der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34, die die Querschnitts­ fläche {(W - γM - (1 + γ)δL) · t} besitzen, hinzu­ gefügt, mit L als Länge der longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken (obwohl die Länge durch L-δL an­ gegeben ist, wird die Abmessungsgenauigkeit δL als eine hinzugefügte Masse angesehen).

Als Ergebnis des Vergleichs zwischen den obigen Glei­ chungen (1) und (2), ist die Masse δp, die für δL = 0 neu hinzugefügt wird, durch die folgende Gleichung gegeben:

δp = δL · {γ(L - L_M) - W} · t · p · {(W - γM) · t · p}/ {(W - γM - (1 + γ)δL) · t · p} (17)

Wenn die Abmessungen der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken derart gewählt werden, daß γ(L-L_M)-W = 0, d. h.

L_M = L - W/γ (18)

dann ist δp = 0,
sogar wenn δL ≠ 0.

Daher ändert sich die Masse der longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken nicht und folglich auch nicht die Resonanzfrequenz der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken.

Wie oben beschrieben, sind die Durchgangslöcher 132a, 134a, die eine Öffnungsweite haben, die ausreichend klei­ ner ist als die Wellenlänge der Longitudinalschwingung, in den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Aus­ gangsabstimmbalken 132, 134 ausgebildet. Sogar wenn die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 132, 134 keine ausreichende Abmessungsgenauigkeit besitzen, d. h. daß sie verschiedene Längen aufgrund von Ätzfehlern besitzen, die durch die Herstellung als einheitliches Ge­ bilde verursacht sind, ändert sich die Zentralfrequenz des longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters nicht und die Bandpaßeigenschaften verschlechtern sich nicht, da die Durchgangslöcher 132a, 134a, die durch Ätzen in den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 132, 134 gebildet werden, gleichzeitig mit den Abstimm­ balken hergestellt werden.

Ein anderes longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter enthält fünf longitudinal schwingfähige Abstimmbalken und erreicht außerhalb des Bandpasses einen höheren Dämpfungswert, d. h., es besitzt eine schärfere Frequenzcharakteristik-Kurve, und wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.

Das in Fig. 7 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter besitzt eine grundsätzlich identische Konstruktion wie das in Fig. 4 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter, außer daß die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken eine Vielzahl von darin befindlichen Durchgangslöchern 170a, 172a, 174a, 176a, 178a besitzen, deren Öffnungsweiten kleiner sind als die Wellenlänge der Longitudinalschwingung der Abstimmbalken. Die anderen baulichen Funktionsteile sind die gleichen als die des in Fig. 4 gezeigten longitudinal schwingenden mechanischen Filters. Diese identischen Funktionsteile werden daher durch identische Bezugszeichen bezeichnet, und werden nicht im Detail beschrieben.

Das in Fig. 7 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Filter wird durch das gleiche fotolithografische Ver­ fahren hergestellt und arbeitet auf die gleiche Weise wie das in Fig. 6 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Filter.

Die Verwendung einer Vielzahl von longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken 70, 72, 74, 76, 78 ist jedoch ge­ eignet, die Abmessungsunterschiede dieser Abstimmbalken stark zu reduzieren und die Bandpaßeigenschaften des me­ chanischen Filters zu verbessern.

In den Ausführungsformen, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind, sind die Löcher 32a, 34a und 170a, 172a, 174a, 176a, 178a jeweils durch die longitudinal schwingfähigen Ab­ stimmbalken 32, 34 und 70, 72, 74, 76, 78 hindurch aus­ gebildet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Durch­ gangslöcher beschränkt. Durchgangslöcher und/oder Blind­ löcher oder Aussparungen können in diesen longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken gebildet werden, oder es können zwei oder mehr Löcher in einem oder einigen der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 und 70, 72, 74, 76, 78 vorhanden sein.

Wie oben beschrieben, beziehen sich die in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen darauf, daß Durchgangs­ löcher und/oder Blindlöcher mindestens in einem der Schwingungskörper einschließlich Eingangs- und Ausgangs­ schwingungskörper, gebildet sind.

Fig. 8 zeigt ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das in Fig. 8 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter enthält einen longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 332 und einen longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimm­ balken 334, der eine identische Form wie der Abstimm­ balken 332 besitzt. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 332, 334 liegen in einer Ebene, und sind miteinander durch Koppelelemente 336, 338, die aus identischem elastischen Material ge­ fertigt sind, verbunden. Trägerelemente 340, 341 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwing­ fähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 332, 334 heraus. Die Trägerelemente 340, 341 haben äußere Enden, mit denen sie mit den jeweiligen Haltern 342, 343 der Schwingungsabsorptionskörper, mit jeweils daran befestigten Schwingungsabsorptionskörpern 342a, 343a, verbunden sind. Die Schwingungsabsorptionskörper 342a, 343a sind aus viskoelastischem Material, wie z. B. Silikon­ gummi, hergestellt, und wandeln übertragene Schwingung in Wärme (Joule) um.

Ein Paar der piezoelektrischen Eingangskeramikteile 344a, 344b werden auf die jeweiligen sich gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Eingangsab­ stimmbalkens 332 aufgelegt und durch Löten oder ähnliches befestigt. In gleicher Weise ist ein Paar piezoelektri­ scher Keramikteile 346a, 346b auf die jeweiligen sich gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwing­ fähigen Ausgangsabstimmbalkens 334 aufgelegt und durch Löten oder ähnliches befestigt. Elektroden (nicht ge­ zeigt) werden auf die Oberflächen der piezoelektrischen Eingangskeramikteile 344a, 344b und die Oberflächen der piezoelektrischen Ausgangskeramikteile 346a, 346b auf­ metallisiert oder anderweitig aufgebracht.

Die Trägerelemente 340, 342 haben äußere Enden, die mit den inneren sich gegenüberliegenden Rändern eines recht­ eckigen äußeren Rahmens 350 verbunden sind. Der äußere Rahmen 350 und die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 332, 334 sind in derselben Ebene angeordnet. Die longitudinal schwingfähigen Ein­ gangs- und Ausgangsabstimmbalken 332, 334, die Koppel­ elemente 336, 338, die Trägerelemente 340, 342 und der äußere Rahmen 350 sind in Form eines einheitlichen Gebildes aus einer einzigen Metallplatte hergestellt, z. B. durch Ätzen mit einem fotolithografischen Verfah­ ren.

Die Zufuhrleitung 340 und die Erdungsleitung 342e sind zur Einspeisung eines Hochfrequenzsignals jeweils an die piezoelektrischen Keramikteile 344a, 344b angeschlossen und eine Ausgangsleitung 344 und eine Erdungsleitung 344e sind zur Ausgabe eines Ausgangssig­ nals jeweils an die piezoelektrischen Ausgangs­ keramikteile 346a, 346b angeschlossen.

Das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter mit obiger Bauart arbeitet wie folgt: Wenn ein Hoch­ frequenzsignal an die piezoelektrischen Eingangs­ keramikteile 344a, 344b angelegt wird, wird der longitudinal schwingfähige Eingangsabstimmbalken 332 longitudinal in Schwingung versetzt, deren Richtung durch die Pfeile mi, mo angezeigt ist. Eine solche Longitudinal­ schwingung wird durch die Koppelelemente 336, 338 zu dem longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 334 übertragen. Frequenzen der Longitudinalschwingung der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 332, 334 sind durch die zuvor beschriebenen Gleichungen (3) und (4) beschrieben. Gleichzeitig dazu wird der longitudinal schwingfähige Eingangsabstimmbalken 332 in eine Richtung in Schwingung versetzt, die senkrecht zu der Richtung liegt, die durch die Pfeile mi, mo angezeigt ist, d. h., in die Axial- oder Längsrichtung des Träger­ elements 340. Diese Schwingung pflanzt sich durch das Träger­ element 340 fort und wird von dem Schwingungsabsorptions­ körper 342a, der fest an den Schwingungsabsorptionskörper­ halter 342 angebracht ist, absorbiert. Jegliche Schwingung, die nicht durch den Schwingungsabsorptions­ körper 342a absorbiert wurde, pflanzt sich durch den äußeren Rahmen 350 und dann durch das Trägerelement 349, das mit dem longitudinal schwingfähigen Ausgangs­ abstimmbalken 334 verbunden ist, fort. Eine solche übertragene Schwingung wird dann durch den Schwingungsab­ sorptionskörper 343a absorbiert, der an dem Schwingungs­ absorptionskörperhalter 343 befestigt ist, an dem das Trägerelement 349 fixiert ist. Als Ergebnis werden uner­ wünschte Schwingungen minimiert, bevor sie zu dem longi­ tudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 343 über­ tragen werden.

Die unerwünschte Schwingungswelle, die von dem longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 343 in Richtung des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 334 emittiert wird, wird wirksam durch die Schwingungs­ absorptionskörper 342a, 343a, die jeweils an den Schwingungsabsorptionskörperhaltern 342, 343 angebracht sind, absorbiert, so daß unerwünschte Unselektivitäten außerhalb des Bandpasses reduziert werden.

Ein anderes longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, das fünf longitudinal schwingfähige Ab­ stimmbalken enthält und einen größeren Dämpfungsbetrag außerhalb des Bandpasses erreicht, wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.

Das in Fig. 9 beschriebene longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter enthält longitudinal schwingfähige Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 370, 378, weiterhin drei longitudinal schwingfähige Abstimmbalken 372, 374, 376, die zwischen den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 370, 378, angeordnet sind, und weiterhin Koppelelemente 382a, 382b, 384a, 384b, 386a, 386b, 388a, 388b, durch die die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 370, 372, 374, 376, 378 miteinander verbunden sind.

Trägerelemente 390, 392 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Aus­ gangsabstimmbalken 370, 378 heraus, und haben äußere Enden, die jeweils an den Schwingungsabsorptionskörper­ haltern 396, 398 befestigt sind, an denen jeweils die Schwingungsabsorptionskörper 396a, 398a fest angebracht sind. Ein Paar piezoelektrischer Eingangskeramik­ teile 399a, 399b ist auf den sich gegenüberliegenden longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 370 aufgelegt und daran befestigt, und ein Paar von piezo­ elektrischen Ausgangskeramikteilen 387a, 387b ist auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen des longi­ tudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 372 auf­ gelegt und daran befestigt. Trägerelemente 381, 383, die nach außen aus den Schwingungsabsorptionskörper­ haltern 396, 398 herausragen, haben äußere Enden, die an inneren, sich gegenüberliegenden Rändern eines rechteckigen äußeren Rahmens 385 angebracht sind. Eine Zuführleitung 375 und eine Erdungsleitung 375e ist je­ weils mit den piezoelektrischen Eingangskeramikteilen 399a, 399b verbunden und eine Ausgangsleitung 377 und eine Erdungsleitung 377e ist jeweils mit den piezo­ elektrischen Ausgangskeramikteilen 387a, 387b verbunden.

Das in Fig. 9 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter arbeitet im wesentlichen auf die gleiche Weise, wie das in Fig. 8 gezeigte longi­ tudinal schwingende mechanische Koppelfilter.

Die Verwendung einer Vielzahl von longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken 370, 372, 374, 376, 378 steigert wirksam den Dämpfungsbetrag außerhalb des Bandpasses des mechanischen Filters und die Schwingungsabsorptions­ körper 396a, 398a absorbieren unerwünschte Schwingungs­ wellen, so daß Unselektivitäten in hohem Maße unterdrückt werden.

Fig. 10 zeigt Bandpaßeigenschaften des in Fig. 8 gezeigten mechanischen Filters. Eine Durchsicht der Fig. 10 zeigt, daß unerwünschte Schwingungen durch die Schwingungsabsorptionskörper 342a, 343a wirksam absorbiert werden, so daß unerwünschte Unselektivitäten außerhalb des Bandpasses reduziert werden. In Fig. 10 ist der Dämpfungsbetrag außerhalb des Bandpasses ohne Schwingungsabsorptionskörper 40 dB, er steigt aber auf 65 dB, wenn Schwingungsabsorptionskörper 342a, 343a angewandt werden.

In den in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen haben die Schwingungsabsorptionskörperhalter 342, 343, 396, 398 und die Schwingungsabsorptionskörper 342a, 343a, 396a, 398a in Draufsicht betrachtet eine rechteckige Form, und die Schwingungsabsorptionskörper 342a, 343a, 396a, 398a sind auf den oberen Oberflächen der Schwingungs­ absorptionskörperhalter 342, 343, 396, 398 befestigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten Strukturen beschränkt. Die Schwingungs­ absorptionskörper 342a, 343a, 396a, 398a können auf beiden Oberflächen der Schwingungsabsorptionskörper­ halter 342, 343, 396, 398 angeordnet werden. Die Schwingungsabsorptionskörperhalter können kreis- oder stabförmig ausgeführt sein, oder sie können einen hohlen Aufbau zur Aufnahme von vielen Schwingungsabsorptions­ körpern besitzen, oder sie können aus einer Kombination dieser Konfigurationen bestehen.

Wie oben beschrieben, enthält das in den Fig. 8 und 9 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter Schwingungsabsorptionskörperhalter, die zwischen den sich gegenüberliegenden Enden der Träger­ elemente, angeordnet sind. Das Filter enthält weiterhin Schwingungsabsorptionskörper, die jeweils fest an den Schwingungsabsorptionskörperhaltern angebracht sind. Unerwünschte Schwingungswellen, die von den longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken durch die Träger­ elemente und die Halterungsteile in Richtung der longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken über­ tragen werden, werden durch die Schwingungsabsorptions­ körper wirkungsvoll absorbiert und unterdrückt, wobei unerwünschte Unselektivitäten außerhalb des Bandpasses des mechanischen Filters reduziert werden und wobei die Bandpaßeigenschaften verbessert werden.

Fig. 11 zeigt ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Das in Fig. 11 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter hat einen longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 532 und einen longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 534, der in seiner Form identisch zu der des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 532 ist. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 532, 534 sind in einer Ebene angeordnet und miteinander durch ein Paar von dünnen Koppelelementen 536, 538, die aus einem identischen elastischen Material hergestellt sind, verbunden. Trägerelemente 540, 542 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 532, 534 heraus. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 532, 534 haben jeweils, longitudinal und mittig ausgebildete Nuten 532a, 534a, die kürzer sind als die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 532, 534. Die anderen strukturellen Details des mechanischen Filters in Fig. 11 sind die gleichen wie die des mechanischen Filters in Fig. 3. Die anderen Komponenten, die in Fig. 11 gezeigt sind und die mit denen, die in Fig. 3 gezeigt sind, identisch sind, werden durch identische Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht im Detail beschrieben.

Die Funktionsweise des in Fig. 11 gezeigten longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters wird im folgenden beschrieben.

Wie aus den Gleichungen (3) und (4) entnommen werden kann, ist die Resonanzfrequenz F₄ des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 532 und die Resonanzfrequenz F₅ des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 534 umgekehrt proportional zu den Längen L₄, L₅ der jeweiligen Abstimmbalken 532, 534. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ ist von der zur Herstellung der longitudinal schwingfähigen Ab­ stimmbalken 532, 534 verwendeten fotolithografischen Technologie abhängig. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ kann aufgrund der Dicke der Abstimmbalken 532, 534 nicht ausreichend hoch sein. Die Abmessungsgenauig­ keit δL der Länge der Abstimmbalken 532, 534 ist allgemein ausgedrückt durch:

δL=±1,5/10 · t (19)

mit t als Dicke der Abstimmbalken 532, 534. Die Änderung der Abmessungsgenauigkeiten ist nicht sehr groß, da die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 532, 534 zeitgleich als einheitliches Gebilde durch Ätzen oder ähnliches hergestellt werden.

Die Nuten 532a, 534a, die in den longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken 532, 534 gebildet sind, werden im folgenden beschrieben. Da die Nuten 532a, 534a die­ selben Vorteile für die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 532, 534 bieten, wird im folgenden ein longitudinal schwingfähiger Ab­ stimmbalken beschrieben.

Es wird angenommen, daß ein longitudinal schwingfähiger Abstimmbalken, der eine Breite W besitzt, eine zentrale längsverlaufende Nut mit einer Breite M und einer Länge L_M aufweist, und daß das Material, aus dem der longitudinal schwingfähige Abstimmbalken hergestellt ist, eine durchschnittliche Masse p besitzt.

Da sich die Nut, die mittig in dem longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken gebildet ist, in die Richtung erstreckt, in die die Longitudinalschwingung durch den Abstimmbalken übertragen wird, stört die Nut nicht die Funktionsweise des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens. Die Querschnittsfläche Sa des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens, an der Stelle, an der sich die Nut befindet und an der die Longi­ tudinalschwingung stattfindet, ist aufgrund der Nut klein. Die Querschnittsfläche Sa ist gegeben durch:

Sa=(W-M) · t (20)

Die Querschnittsfläche Sb des longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalkens, an der Stelle, an der keine Nut vorhanden ist und die Longitudinalschwingung statt­ findet, ist gegeben durch:

Sb=W · t (21)

Wenn die Breite W des longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balkens durch die Abmessungsgenauigkeit δL aufgrund eines Ätzfehlers (Überätzung) reduziert wird, dann wird die Nut um δ · L aufgeweitet. Die Querschnitts­ flächen Sa, Sb sind dann wie folgt:

Sa={(W-δ · L)-(M+δL)} · t=(W-M-2 δL) · t (22)

Sb=(W-δL) · t (23)

Die Länge L des longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balkens wird nun (L-δL).

Die Wirkung einer zu dem longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken hinzugefügten Masse wird wie folgt berücksichtigt.

• 1. Für δL = 0, wird eine Masse, die durch {(M · (L-L_M) · t · p} dargestellt wird und der Breite des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens entspricht, dem distalen Ende des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens, der die Querschnittsfläche von {(W-M) · t} besitzt, hin­ zugefügt, mit L als Länge des longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalkens.
• 2. Für δL ≠ 0 wird eine Masse, die durch {(M+δL) · (L · L_M) · t · p} dargestellt wird und der Breite des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens entspricht und eine Masse, die durch {(-δL) · W · t · p} dargestellt wird und der Länge des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens entspricht, dem distalen Ende des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens, der die Querschnittsfläche {(W-M-2 δL) · t} be­ sitzt, hinzugefügt, mit L als Länge des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens (obwohl die Länge durch L-δL angegeben ist, wird die Abmessungsgenauig­ keit δL als eine hinzugefügte Masse angesehen).

Als ein Ergebnis des Vergleichs zwischen den obigen Gleichungen (1) und (2) ist die Masse δp, die für δL = 0 neu hinzugefügt wird, durch die folgende Gleichung gegeben:

δp=δL · {(L-L_M)-W} · t · p · {(W-M) · t · p}/{(W-M-2 δL) · t · p} (24)

Wenn die Abmessungen des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens derart gewählt werden, daß (L-L_M)-W = 0, d. h.,

L_M=L-W, (25)

dann ist δp=0,
sogar wenn δL=0.

Aus diesem Grund ändert sich die Masse des longitudinal schwingenden Abstimmbalkens nicht, und folglich ändert sich auch die Resonanzfrequenz des longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalkens nicht.

Wie oben beschrieben, sind die Nuten 532a, 534a, die sich in die Richtungen erstrecken, in die sich die Longitudinalschwingung ausbreitet, mittig in den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 532, 534 ausgebildet. Sogar wenn die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 532, 534 unterschiedliche Längen aufgrund von einem Ätzfehler, der durch die Herstellung als unheitliches Gebilde verursacht wird, besitzen, ändert sich die Zentral­ frequenz des longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters nicht und die Bandpaßeigenschaften werden, aufgrund der Nuten 532a, 534a, die durch Ätzen in den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 532, 534 gleichzeitig mit deren Herstellung gebildet werden, nicht verschlechtert.

Ein anderes longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, das fünf longitudinal schwingfähige Abstimmbalken enthält und einen größeren Dämpfungs­ betrag außerhalb des Bandpasses erreicht, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12 beschrieben.

Das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter enthält longitudinal schwingfähige Eingangs- und Aus­ gangsabstimmbalken 570, 578, weiterhin drei longitudinal schwingfähige Abstimmbalken 572, 574, 576, die zwischen den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 570, 578 angeordnet sind. Das Filter enthält weiterhin Koppelelemente 572a, 572b, 584a, 584b, 586a, 586b, 588a, 588b, durch die die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 570, 572, 574, 576, 578 miteinander ver­ bunden sind. Die longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balken 570, 572, 574, 576, 578 haben jeweils mittig gebildete longitudinale Nuten 570a, 572a, 574a, 576a, 578a.

Trägerelemente 590, 592 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Aus­ gangsabstimmbalken 570, 578 heraus und haben äußere Enden, die an den inneren sich gegenüberliegenden Rändern eines äußeren Rahmens 597 befestigt sind. Ein Paar von piezoelektrischen Eingangskeramikteilen 599a, 599b ist auf die sich gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 578 aufgelegt und daran befestigt. Eine Zufuhrleitung 591 und eine Erdungsleitung 591e sind jeweils an die piezo­ elektrischen Eingangskeramikteile 599a, 599b angeschlossen und eine Ausgangsleitung 593 und eine Erdungsleitung 593a sind jeweils an die piezoelektrischen Ausgangskeramik­ teile 595a, 595b angeschlossen.

Das in Fig. 12 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter arbeitet grundsätzlich auf die selbe Weise, wie das in Fig. 11 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter.

Die Verwendung einer Vielzahl von longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 570, 572, 574, 576, 578 führt zu einer starken Reduzierung der Abmessungs­ schwankungen dieser Abstimmbalken, und sie verbessert die Bandpaßeigenschaften des mechanischen Filters.

In den in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen durchsetzen die Nuten 532a, 534a und 570a, 572a, 574a, 576a, 578a jeweils die longitudinal schwingfähigen Ab­ stimmbalken 532, 534 und 570, 572, 574, 576, 578. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Nuten beschränkt. Blindnuten können in diesen longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken gebildet werden, oder es können auch zwei oder mehr Nuten in jedem dieser longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken gebildet werden. Eine Nut oder Nuten können in einem oder einigen der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 532, 534 und 570, 572, 574, 576, 578 gebildet werden. Auch eine gebogene oder eine nicht durchgehend verlaufende Nut oder Nuten können in den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken gebildet werden.

Gemäß den in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen ist eine den Körper durchsetzende Nut, eine Blindnut, eine gerade verlaufende Nut, eine gebogene Nut oder eine Nut, die eine Kombination dieser Nuten darstellt, in mindestens einem der Vielzahl der Schwingungskörper, ein­ schließlich der Eingangs- und Ausgangsschwingungskörper, gebildet. Mit dieser Anordnung hat das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter eine außerordentlich exakte Zentralfrequenz, das Filter hat weiterhin ver­ besserte Bandpaßeigenschaften, und besitzt geringere Schwankungen der Charakteristika der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken. Longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter, die durch Massenproduktion hergestellt werden, haben gleichmäßige Eigenschaften und eine verbesserte Qualität.

Die Fig. 13(a) und 13(b) zeigen ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Das in den Fig. 13(a) und 13(b) gezeigte longitudinal schwingende mechanische Filter hat einen longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 632 und einen longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 634, der eine dem longitudinal schwingfähigen Eingangsab­ stimmbalken 632 identische Form besitzt. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 632, 634 sind in einer Ebene angeordnet und miteinander durch ein Paar von Koppelelementen 636, 638, die aus identischem elastischem Material hergestellt sind, ver­ bunden. Trägerelemente 640, 642 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 632, 634 heraus. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 632, 634 haben jeweilige, den Körper durchsetzende Löcher 632a, 634a, die Öffnungsweiten besitzen, die kleiner sind als die Wellenlänge der Longitudinalschwingung der Abstimmbalken. Die Durch­ gangslöcher 632a, 634a sind durch Ätzen zeitgleich mit den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634 gebildet, die Koppelelemente 636, 638 und die Trägerelemente 640, 642 sind als einheitliches Gebilde mittels eines fotolithografischen Verfahrens herge­ stellt. Die anderen strukturellen Komponenten sind die gleichen wie die des longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters, der in Fig. 6 gezeigt ist. Daher werden identische Komponenten durch identische Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht im Detail beschrieben.

Die Funktionsweise des in den Fig. 13(a) und 13(b) gezeigten longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters ist wie folgt:

Wie aus den obigen Gleichungen (3) und (4) entnommen werden kann, ist die Resonanzfrequenz F₄ des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 632 und die Resonanzfrequenz F₅ des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 634 umgekehrt proportional zu den Längen L₄, L₅ der jeweiligen Abstimmbalken 632, 634. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ ist von der zur Herstellung der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634 angewandten fotolithografischen Technologie abhängig. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ kann aufgrund der Dicke der Abstimmbalken 632, 634 nicht ausreichend hoch sein. Die Abmessungsgenauigkeit δL der Abstimmbalken 632, 634 ist im allgemeinen ausgedrückt durch:

δL=±1,5/10 · t (26)

mit t als Dicke der Abstimmbalken 632, 634. Die Ab­ messungsgenauigkeit δL ändert sich nicht stark, da die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 632, 634 mit den Durchgangslöchern 632a, 634a gleichzeitig als einheitliches Gebilde durch Ätzen hergestellt werden. Die Bezeichnungen in der Gleichung (26) bleiben die gleichen wie die der Gleichung (5).

Die Durchgangslöcher 632a, 634a, die in den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634 gebildet sind, werden im folgenden beschrieben.

Es wird angenommen, daß die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634 eine Länge L (L₄, L₅) be­ sitzen, weiterhin daß die Durchgangslöcher 632a, 634a eine Breite M (siehe Fig. 13(b)) aufweisen, des weiteren daß der Verteilungskoeffizient der Durchgangslöcher 632a, 634a in den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsab­ stimmbalken 632, 634 (Verhältnis der Summe der Flächen der Durchgangslöcher zu der Gesamtfläche des zentralen Teils des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens) mit γ bezeichnet wird, weiterhin daß die longitudinal schwing­ fähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 632, 634 eine Breite W besitzen, und daß die Länge der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634, an den Stellen, an denen die Durchgangslöcher 632a, 634a vorhanden sind (in die Richtung, in der die Longitudinalschwingung über­ tragen wird) durch L_M bezeichnet ist, und schließlich daß das Material, aus dem die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634 hergestellt sind, eine durch­ schnittliche Masse p besitzt.

Da die Durchgangslöcher 632a, 634a, die in den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 632, 634 gebildet sind, verglichen mit der Wellenlänge der Longitudinalschwingung, ausreichend klein sind, stören die Durchgangslöcher 632a, 634a die Funktions­ weise der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken nicht. Die Querschnittsfläche S₁ der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken, an der Stelle, an der die Durchgangslöcher 632a, 634a vorhanden sind und Longitudinalschwingung stattfindet, ist aufgrund der Durchgangslöcher 632a, 634a klein. Die Querschnitts­ fläche S₁ ist gegeben durch:

S₁=(W-γM) · t (27)

Die Querschnittsfläche S₂ der longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken, an der Stelle, an der keine Durchgangslöcher vorhanden sind und einer Longitudinal­ schwingung stattfindet, ist gegeben durch:

S₂=W · t (28)

Wenn die Breite W der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken um die Abmessungsgenauigkeit δL auf­ grund eines Ätzfehlers (Überätzung) verringert wird, dann wird jedes der Durchgangslöcher 632a, 634a um δL aufgeweitet. Die Querschnittsflächen S₁, S₂ werden nun wie folgt ausgedrückt:

S₁={(W-δL)-γ(M+δL)} · t={W-γM-(1+γ)δL · t} (29)

S₂=(W-δL) · t (30)

Die Länge L (L₄, L₅) der longitudinal schwing­ fähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 632, 634 wird nun (L-δL).

Die Auswirkung einer den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 632, 634 zugefügten Masse wird wie folgt berücksichtigt.

• 1. Für δL = 0 wird eine Masse, die durch {(γM · (L-L_M) · t · p} dargestellt wird und der Breite W des longitudinal schwingfähigen Abstimmbalkens entspricht, den distalen Enden der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 632, 634, die die Querschnittsfläche {(W-γM) · t} besitzen, hinzugefügt, mit L als Länge der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 632, 634.
• 2. Für δL ≠ 0 wird eine Masse, die durch {(γM+γδL) · (L-L_M) · t · p} dargestellt wird und der Breite W der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken entspricht und eine Masse, die durch {(-δL) · W · t · p} dargestellt ist und einer Länge L (L₄, L₅) der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken entspricht dem distalen Ende der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634, die die Querschnittsfläche {(W-γM-(1+γ)δL) · t} besitzen, hinzugefügt, mit L als Länge der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken (obwohl die Länge durch L-δL ange­ geben ist, wird die Abmessungsgenauigkeit δL als hinzugefügte Masse angesehen).

Als ein Ergebnis des Vergleichs zwischen den obigen Gleichungen (1) und (2), ist die Masse δp, die für δL = 0 neu hinzugefügt wird, durch die folgende Gleichung gegeben:

δp=δL · {γ(L-L_M)-W} · t · p · {(W-γM) · t · p}/{(W-γM-(1+γ)δL) · t · p} (31)

Wenn die Abmessungen der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken derart gewählt werden, daß γ(L-L_M)-W = 0, d. h.,

L_M=L-W/γ (32)

dann ist δp=0,
sogar wenn δL≠0.

Daher ändert sich die Masse der longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken nicht, und folglich ändert sich auch die Resonanzfrequenz der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 632, 634 nicht.

Wie oben beschrieben, sind die Durchgangslöcher 632a, 634a, die Öffnungsweiten besitzen, die ausreichend kleiner sind, als die Wellenlänge der Longitudinalschwingung, in den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Aus­ gangsabstimmbalken 632, 634 gebildet. Sogar wenn die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634 keine ausreichende Abmessungsgenauigkeit besitzen, d. h. wenn sie verschiedene Längen aufgrund eines Ätzungsfehlers haben, der durch die Herstellung als ein­ heitliches Gebilde verursacht ist, ändert sich die Zentralfrequenz des longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters nicht und die Bandpaßeigenschaften werden nicht verschlechtert, da die Durchgangslöcher 632a, 634a, die durch Ätzen in den longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balken 632, 634 gleichzeitig mit deren Herstellung gebildet werden.

Ein anderes longitudinal schwingfähiges mechanisches Koppelfilter, das fünf longitudinal schwingfähige Ab­ stimmbalken enthält und einen höheren Dämpfungsbetrag außerhalb des Bandpasses erreicht, wird unter Bezug­ nahme auf Fig. 14 im folgenden beschrieben.

Das longitudinal schwingfähige mechanische Koppelfilter enthält longitudinal schwingfähige Eingangs- und Aus­ gangsabstimmbalken 670, 678. Das Filter enthält weiterhin drei longitudinal schwingfähige Abstimmbalken 672, 674, 676, die zwischen den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 670, 678 angeordnet sind. Das Filter enthält weiterhin Koppelelemente 682a, 682b, 684a, 684b, 686a, 686b, 688a, 688b, durch die die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 670, 672, 674, 676, 678 miteinander verbunden sind. Die longitudinal schwing­ fähigen Abstimmbalken 670, 672, 674, 676, 678 haben eine Vielzahl von darin ausgebildeten Durchgangslöchern 670a, 672a, 674a, 676a, 678a.

Trägerelemente 690, 692 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs­ abstimmbalken 670, 678 heraus, und haben äußere Enden, die an inneren sich gegenüberliegenden Rändern eines äußeren Rahmens 697 befestigt sind. Ein Paar von piezoelektrischen Eingangskeramikteilen 699a, 699b ist auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 670 aufgelegt und daran befestigt, und ein Paar von piezoelektrischen Ausgangskeramikteilen 665a, 665b ist auf den sich gegen­ überliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 678 aufgelegt und daran be­ festigt. Eine Zufuhrleitung 691 und eine Erdungsleitung 691e sind jeweils an die piezoelektrischen Eingangs­ keramikteile 699a, 699b angeschlossen und eine Ausgangs­ leitung 693 und eine Erdungsleitung 693e ist jeweils an die piezoelektrischen Ausgangskeramikteile 695a, 695b angeschlossen.

Das in Fig. 14 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie das in Fig. 7 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Filter.

Die Verwendung der longitudinal schwingfähigen Abstimm­ balken 670, 672, 674, 676, 678 wirkt sich durch eine starke Reduzierung der Abmessungsschwankungen dieser Abstimmbalken aus, und verbessert die Bandpaßeigenschaften des mechanischen Filters.

In den in den Fig. 13 und 14 gezeigten Ausführungsformen durchsetzen die Durchgangslöcher 632a, 634a und 670a, 672a, 674a, 676a, 678a jeweils die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634 und 670, 672, 674, 676, 678. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Löcher beschränkt. Durchgangslöcher und/oder Blindlöcher oder Aussparungen können in diesen longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken gebildet sein, oder zwei oder mehr Löcher können in einem oder einigen der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 632, 634 und 670, 672, 674, 676, 678 ausgebildet sein.

Wie oben beschrieben, beziehen sich die in den Fig. 13 und 14 gezeigten Ausführungsformen darauf, daß Durch­ gangslöcher und/oder Blindlöcher in mindestens einem der Schwingungskörper, einschließlich Eingangs- und Ausgangsschwingungskörper, gebildet werden können.

Mit der obigen Anordnung hat das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter eine außerordentlich exakte Zentralfrequenz, verbesserte Bandpaßeigenschaften und verringerte Schwankungen der Eigenschaften zwischen den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken. Es besitzt gleichmäßigere Charakteristika, sofern es durch Massenpro­ duktion hergestellt wird und somit eine verbesserte Qualität.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters mit folgenden Merkmalen: eine Mehrzahl von schwingfähigen Körpern (32, 34; 70-78), einschließlich schwingfähiger Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34; 70, 78), auf die piezoelektrische Teile (44a, b; 46a, b; 94a, b; 96a, b) aufgelegt sind, Koppelelemente (36, 38; 82-88), durch die die schwingfähigen Körper miteinander gekoppelt sind, Trägerelemente (40, 42; 90, 92), die die jeweiligen schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34; 70, 78) mit einem Halterungsteil (50; 93) verbinden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Ausbilden der schwingfähigen Körper (32, 34, 70-78) mit einer vorbestimmten Länge (L), so daß die schwingfähigen Körper (32, 34; 70-78) entlang ihrer Längserstreckung longitudinal schwingen,
• - Bilden von Nuten (32a, 32b; 70a-78a) in mindestens einem der schwingfähigen Körper (32, 34; 70-78) gleichzeitig mit der Ausbildung der schwingfähigen Körper selbst, wobei sich die Nuten (32a, 32b; 70a-78a) in diejenige Richtung erstrecken, in der die schwingfähigen Körper longitudinal schwingen und wobei die Nuten kürzer sind als die schwingfähigen Körper; und
• - sandwichartiges Auflegen und Fixieren der piezoelektrischen Teile (44a, b; 46a, b; 94a, b; 96a, b) auf die schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34, 70, 78).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nuten in dem mindestens einem schwingfähigen Körper durch ein photolithographisches Verfahren gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jede der Nuten eine den Körper durchsetzende Nut (32a, b; 70a-78b), eine Blindnut, eine gerade verlaufende Nut, eine gebogene Nut oder eine Nut, die eine Kombination der besagten Nutformen darstellt, sein kann.

4. Verfahren zur Herstellung eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters mit folgenden Merkmalen: eine Mehrzahl von schwingfähigen Körpern (32, 34; 70 -78) einschließlich schwingfähiger Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34; 70, 78), auf die piezoelektrische Teile (44a, b; 46a, b; 94a, b; 96a, b) aufgelegt sind, Koppelelemente (36, 38; 82-88), durch die die schwingfähigen Körper miteinander gekoppelt sind, Trägerelemente (40, 42; 90, 92), die die jeweiligen schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper mit einem Halterungsteil (50, 93), verbinden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Ausbilden der schwingfähigen Körper mit einer vorbestimmten Länge (L), so daß die schwingfähigen Körper (32, 34; 70-78) entlang ihrer Längserstreckung longitudinal schwingen,
• - Bilden von Durchgangs- und/oder Blindlöchern (132a, 134a; 170a-178a) in mindestens einem der schwingfähigen Körper gleichzeitig mit der Ausbildung der schwingfähigen Körper selbst, und
• - sandwichartiges Auflegen und Fixieren der piezoelektrischen Teile (44a, b; 46a, b; 94a, b; 96a, b) auf die schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34; 70, 78).

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Löcher in dem mindestens einen schwingfähigen Körper durch ein photolithographisches Verfahren gebildet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingfähigen Körper einschließlich der Eingangs- und Ausgangskörper, der Koppelelemente, der Trägerelemente und des Halterungsteils zusammen als einstückiger Körper aus einem einzelnen Flachstück (80) mittels eines photolithographischen Verfahrens hergestellt werden.

7. Longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, das ein zugeführtes Hochfrequenzsignal an einem Eingang empfängt und ein Hochfrequenzsignal in einem vorbestimmten Frequenzbereich an einem Ausgang abgibt, gekennzeichnet durch:

• - eine Mehrzahl von schwingfähigen Körpern (32, 34; 70-78), einschließlich schwingfähiger Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34; 70, 78), auf die piezoelektrische Teile (44a, b; 46a, b; 94a, b; 96a, b) aufgelegt sind, und die eine vorbestimmte Länge besitzen sowie in Längsrichtung longitudinal schwingen,
• - Koppelelemente (36, 38; 82-88), durch die die schwingfähigen Körper miteinander gekoppelt sind,
• - Trägerelemente (40, 42; 90, 92), die die jeweiligen schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34; 70, 78) verbinden mit
  einem Halterungsteil (50, 93), wobei
• - mindestens einer der schwingfähigen Körper (32, 34; 70-78) mit einer den Körper durchsetzenden Nut (32a, 32b; 70a-78a), einer Blindnut, einer gerade verlaufenden Nut, einer gebogenen Nut oder einer Nut, die eine Kombination dieser Nutenformen darstellt, versehen ist, und die sich in eine Richtung erstreckt, in die der schwingfähige Körper longitudinal schwingt, wobei die Nut kürzer ist als der schwingfähige Körper.

8. Longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, das ein zugeführtes Hochfrequenzsignal an einem Eingang empfängt und ein Hochfrequenzsignal in einem vorbestimmten Frequenzbereich an einem Ausgang abgibt, gekennzeichnet durch

• - eine Mehrzahl von schwingfähigen Körpern (32, 34; 70-78), einschließlich schwingfähiger Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34; 70, 78) auf die piezoelektrische Teile (44a, b; 46a, b; 94a, b; 96a, b) aufgelegt sind, und die eine vorbestimmte Länge besitzen sowie in Längsrichtung longitudinal schwingen,
• - Koppelelemente (36, 38; 82-88), durch die die schwingfähigen Körper miteinander gekoppelt sind,
• - Trägerelemente (40, 42; 90, 92), die die jeweiligen schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper (32, 34; 70, 78) verbinden mit
  einem Halterungsteil (50, 93), wobei
• - mindestens einer der schwingfähigen Körper (32, 34; 70, 78) mit Durchgangs- und/oder Blindlöchern (32a, 134a; 170a-178a) versehen ist.

9. Koppelfilter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Trägerelementen Halter (342, 343) ausgebildet sind, von denen Schwingungsabsorptionskörper (342a, 343a) gehaltert sind.