DE4042436C2

DE4042436C2 - Longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter und Verfahren zum Herstellen eines solchen Koppelfilters

Info

Publication number: DE4042436C2
Application number: DE4042436A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Yamashita; Yoshihiko Takeuchi; Masahiro Watanabe
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1989-09-21
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2010-03-21

Description

Die Erfindung betrifft ein longitudinal schwingendes mecha nisches Koppelfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, des Anspruchs 2, des Anspruchs 4, und ein Verfahren zum Herstellen eines longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Neuerdings sind mechanische Filter, die Eigenschaf ten besitzen, die verglichen mit denen der LC-Filter und der Quarzfilter mittleres Niveau haben, in Ge räten der Nachrichtentechnik weit verbreitet. Der artige mechanische Filter haben einen guten Q-Fak tor, eine gute Selektivität, ein gutes Temperaturver halten und sie können in reduzierter Baugröße aus geführt werden.

Fig. 1 zeigt ein im wesentlichen in der JP 61- 121512 A gezeigtes herkömmliches longitudinal schwin gendes mechanisches Koppelfilter. Das mechanische Filter hat einen longitudinal schwingfähigen Ein gangsabstimmbalken 2 und einen longitudinal schwing fähigen Ausgangsabstimmbalken 4, die in derselben Ebene angeordnet und aus demselben metallischen Ma terial hergestellt sind. Identische elastische Kop pelelemente 6, 8 sind an die longitudinal schwing fähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 2, 4 an gefügt, 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 Eingangskeramitkteilen 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 trische 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/(2L₁) (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/(2L₂) (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 ein erhöhte Isolationswirkung zu erzielen. Wenn jedoch eine unerwünschte Schwingungswelle von den longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalken 2 erzeugt wird, und auf den longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 4 durch die Koppelelemente 6, 8 und die Trägerelemente 10, 12 übertragen wird, entstehen unerwünschte Unselektivitäten außerhalb des Bandpasses des mechanischen Filters.

Die DE-AS 16 16 671 zeigt ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter mit schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörpern und diese Körper mittig verbindenden Koppelelementen, wobei nicht speziell dargestellte Trägerelemente diese Anordnung mit einer ebenfalls nicht explizit dargestellten Halterung verbinden.

Die DE-AS 19 13 978 zeigt ein Koppelfilter min mehreren schwingfähigen Körpern, die über Trägerelemente mit einer Halterung verbunden sind. Zur Herstellung dieses mechanischen Filters ist als bevorzugtes Verfahren das Ätzverfahren angegeben, wozu mit geeigneten Masken gearbeitet werden soll.

Die DE 24 03 680 B1 zeigt ein mechanisches Bandpaßfilter mit metallischen Biegeschwingern und piezoelektrischen Teilen. Die Besonderheit dieses Filters soll zur Anwendung bei tiefen Tonfrequenzen darin bestehen, daß bei kleinem Flächenträgheitsmoment die die Resonanz festlegende Federkonstante der Schwinger vom Restabschnitt der Anordnung bestimmt wird. Hierzu haben die Schwinger einen sehr geringen Querschnitt im Mittelbereich und einen verdickten Querschnitt an den Enden oder Zinken der Schwinger. Durch einen am Ende des Schwingers rechtwinklig angeordneten Bimetallstreifen soll eine Temperaturkompensation erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, bei dem eine exakte Mittenfrequenz des Filters erreicht wird, und das sich dennoch relativ billig durch Massenfertigungsverfahren herstellen läßt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 2, 3, und 4 angegebene Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten mechanischen Koppelfilter sind spezielle Mittel vorgesehen, um eine Abweichung der Mittenfrequenz von der gewünschten Mittenfrequenz zu erreichen. Dabei handelt es sich zum einen um Schwingungsabsorptionskörper, die auf speziellen Haltern angeordnet sind, die in die Trägerelemente eingefügt sind, welche die Eingangs- und Ausgangskörper mit dem Halterahmen verbinden; zum anderen gibt es in einer alternativen Lösung Resonanz-Einstellfinger an den Enden einiger oder aller schwingfähiger Körper. Eine zusätzliche Alternative besteht darin, daß die Koppelelemente, die an den äußeren Enden der schwingfähigen Körper vorgesehen sind, aus demselben Plattenmaterial wie die der schwingfähigen Körper bestehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können die beiden letztgenannten Alternativen gleichzeitig mit der praktisch in einem Schritt erfolgenden Fertigung der übrigen Bestandteile des Filters gebildet werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Er findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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

Fig. 2 (a) bis 2 (d) perspektivische Ansichten der Ab folge eines Herstellungsverfahrens eines longi tudinal schwingenden mechanischen Koppelfil ters, gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden 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 longitudinal schwingenden mechanischen Koppel filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines anderen longitudinal schwingenden mechanischen Koppel filters;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines longi tudinal schwingenden mechanischen Filters ge mäß einer weiteren Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 8 und 9 je eine perspektivische Ansicht eines longi tudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters gemäß einer weiteren Ausführungsform;

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

Fig. 11 und 12 je eine perspektivische Ansicht eines longi tudinal schwingenden mechanischen Koppelfil ters, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

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 schwingfähi gen Ausgangsabstimmbalken (Körper) 34, der eine mit dem Eingangsabstimmbalken 32 identische Form besitzt. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsab stimmbalken 32, 34 sind in einer Ebene angeordnet und durch ein Paar dünner Koppelelemente 36, 38, die aus identischem elastischen Material hergestellt sind, mit einander verbunden. Trägerelemente 40, 42 ragen außen seitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen 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 senproduktiion 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 das 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/(2L₄) ...(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/(2L₅) ...(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:

δ L = ± 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-2δL) . 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-2dL) . 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-2dL) . 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 Mittenfrequenz 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 Bandbereichs, d. h. es besitzt einen schärfe ren 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 Bandpaßeigenschaften des mechanischen Filters zu verbessern.

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 Abmessungs genauigkeit δL schwankt nicht sehr stark, da die longi tudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimm balken 32, 34 als einheitliches Gebilde durch Ätzen gleichzeitig hergestellt werden. Die Bezeichnungen der Gleichung (12) bleiben gleich denen der Gleichung (5).

Fig. 6 zeigt ein longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, der gemäß einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter hat Koppelelemente 36, 38, die nahe den distalen Enden der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs abstimmbalken 32, 34 angeordnet sind, d. h., in Bereichen, in denen die longitudinal schwingfähigen Abstimm balken in hohem Ausmaß in die Richtung ausgelenkt werden, in die die Longitudinalschwingung stattfindet. Die Schwingung breitet sich durch die Koppelelemente 36, 38 als transversale Welle aus, d. h., durch sogenannte Biegeschwingungen aus; damit werden Unselek tivitäten verringert und die Bandpaßeigenschaften ver bessert.

Das in Fig. 6 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter ist im wesentlichen mit dem in Fig. 3 ge zeigten longitudinal schwingenden mechanischen Koppel- Filter identisch, außer daß darin keine Nuten 32a, 34a ausgebildet sind. Die Teile in Fig. 6, die identisch mit denen der Fig. 3 sind, haben identische Bezugsziffern, und werden nicht im Detail beschrieben.

Das in Fig. 9 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter ist durch ein im wesentlichen gleiches fotolithografisches Verfahren, wie das in den Fig. 2(a) bis 2(d) gezeigte, hergestellt.

Eine Verringerung der Unselektivitäten durch die in Fig. 6 gezeigte Bauweise wird im folgenden be schrieben:

Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs abstimmbalken 32, 34 werden an ihren distalen Enden in höherem Maße in die Richtung ausgelenkt, in die die Longitudinalschwingung stattfindet. Die Auslenkung der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 32, 34 in eine Richtung, die senkrecht zu der Longitudinal richtung ist, ist in der Mitte der longitudinal schwing fähigen Abstimmbalken 32, 34 größer. Die Auslenkung durch die Longitudinalschwingung des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 32 in die Rich tung der Longitudinalschwingung, und die diesbezüglich che Auslenkung in die Richtung, die senkrecht zu der Longitudinalschwingung ist, werden durch die Koppel elemente 36, 38 an den longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalken 34 übertragen (sind damit ge koppelt).

Es ist nun nicht nur die Auslenkung senkrecht zu der Longitudinalschwingung mit der Longitudinalschwingung des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 34 durch die Koppelelemente 36, 38 gekoppelt, sondern es ist auch ein anderer Schwingungstyp mit der Longitudinalschwingung des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 34 gekoppelt. Daher haben Unselektivitäten einen hohen Wert und vermindern die Filtereigenschaften. Die Schwingung senkrecht zu der Longitudinalschwingung pflanzt sich hauptsächlich als Longitudinalwelle in den Koppelelementen 36, 38 fort, wobei die Auslenkung in die Richtung der Longitudinal schwingung kleinere Unselektivitäten hervorruft als die Auslenkung senkrecht zu der Longitudinalschwingung, da sie mit der Longitudinalschwingung des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 34 durch die Koppelelemente 36, 38 gekoppelt ist. Die Longitudinal schwingung breitet sich als Biegeschwingung in den Koppelelementen 36, 38 aus.

Die Koppelelemente 36, 38 sind in Bereichen ange ordnet, wo die Auslenkung in die Richtungen der Longitudinalschwingung groß ist, und zwar in der Nähe der distalen Enden der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs abstimmbalken 34, 38 sind miteinander durch Biege schwingung über die Koppelelemente 36, 38 gekoppelt. Demgemäß werden Unselektivitäten reduziert und die Bandpaßeigenschaften werden verbessert.

Die Auslenkung des longitudinal schwingfähigen Eingangs abstimmbalkens 32 in die Richtung der Longitudinal schwingung ist an dessen distalen Enden größer, und sie ist als eine Funktion des Orts in Richtung der Longi tudinalschwingung darstellbar. Um die gewünschten Frequenzkennlinien zu schaffen und Abmessungs schwankungen der longitudinal schwingfähigen Abstimm balken zu vermindern, ist es nötig, den Kopplungsbe trag des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimm balkens 34 an den longitudinal schwingfähigen Ein gangsabstimmbalken 32 anzugleichen. Die Koppelelemente 36, 38 sollten relativ zu dem longitudinal schwing fähigen Eingangsabstimmbalken 32 so gleichmäßig wie möglich positioniert werden. Genauer gesagt kann die relative Lage der longitudinal schwingfähigen Ein gangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 und der Koppel elemente 36, 38 durch die Herstellung der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 32, 34 und der Koppelelemente 36, 38 durch Ätzen aus einer einzigen Platte gemäß eines fotolithografischen Verfahrens, konstant gehalten werden. Die Fig. 5(a) bis 5(d) zeigen Herstellungsverfahren des in Fig. 6 gezeigten longitudinal schwingenden mechanischen Kop pelfilters, wobei das Verfahren im wesentlichen das gleiche ist, wie das Verfahren, das in den Fig. 2(a) bis 2(d) gezeigt ist.

Ein anderes longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, das fünf longitudinal schwingfähige Abstimmbalken enthält und eine erhöhte Frequenz dämpfung außerhalb des Bandpasses erreicht, ist in Fig. 7 gezeigt.

Das in Fig. 7 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter enthält longitudinal schwing fähige Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 270, 278, weiterhin drei longitudinal schwingfähige Abstimm balken 272, 274, 276, die zwischen den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 270, 278 angeordnet sind, und weiterhin Koppelelemente 282a, 282b, 284a, 284b, 286a, 286b, 288a, 288b, durch die die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 270, 272, 274, 276, 278 miteinander verbunden sind.

Trägerelemente 290, 292 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 270, 278 heraus, und haben äußere Enden, die an den sich gegenüberliegenden Rändern eines äußeren Rahmens 293 befestigt sind. Ein Paar von piezoelektrischen Eingangskeramikteilen 294a, 294b ist auf die sich gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 270 aufgelegt und daran befestigt, und ein Paar piezo elektrischer Ausgangskeramikteile 296a, 296b ist auf die sich gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 278 aufgelegt und daran befestigt. Das longitudinal schwingende mechani sche Koppelfilter hat auch eine Zufuhrleitung 297 und eine Erdungsleitung 279e, die an die jeweiligen piezo elektrischen Eingangskeramikteile 294a, 294b angeschlos sen sind und eine Ausgangsleitung 298 und eine Erdungs leitung 298e, die an die jeweiligen piezoelektrischen Ausgangskeramikteile 296a, 296b angeschlossen sind.

Das in Fig. 7 gezeigte longitudinal schwingende mecha nische Koppelfilter ist im wesentlichen auf dieselbe Weise wie das in Fig. 9 gezeigte longitudinal schwingende Koppelfilter hergestellt, und es arbeitet in wesentlichen auf dieselbe Weise.

Wenn eine Vielzahl longitudinal schwingfähiger Ab stimmbalken 270, 272, 274, 276, 278 verwendet wird, so werden die Abmessungsschwankungen dieser Abstimm balken vermindert und die Bandpaßeigenschaften des me chanischen Filters wird verbessert.

Gemäß den in Fig. 6 und 7 gezeigten obigen Ausführungs formen enthält das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter, zur Ausgabe eines zugeführten Hoch frequenzsignals in einem vorbestimmten Frequenzbereich, zum Empfangen und zur Ausgabe des Hochfrequenzsignals, eine Vielzahl von schwingfähigen Körpern, einschließlich der schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper, wobei die schwingfähigen Körper in einem Bereich schwingfähig sind, der nahe des Bandpasses des mechanischen Filters ist. Das Filter enthält weiterhin eine Vielzahl von piezo elektrischen Teilen, die auf die schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper aufgelegt sind und Elektroden, die mit Leitern verbunden sind. Das Filter enthält weiterhin eine Vielzahl von Koppelelementen, die zwischen den En den der schwingfähigen Körper angeordnet sind und mit den selben durch Biegeschwingungen gekoppelt sind, des weiteren eine Vielzahl von Trägerteilen, die aus den jeweiligen schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörpern herausragen, und ein Halterungsteil, das die schwingfähigen Körper, einschließlich der schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs körper, mit den daraus herausragenden Trägerteilen, hält.

Mit einer solchen Anordnung besitzt das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter eine außerordent lich exakte Zentralfrequenz, und verbesserte Bandpaß eigenschaften. Es erreicht auch bei Herstellung durch Mas senproduktion gleichmäßige Eigenschaften und besitzt eine verbesserte Qualität.

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 Schwingungsabsorptionkörper 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 33c 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 dann 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 dargestellte 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 elektrischer Ausgangskeramikteile 387a, 387b ist auf dem 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 Zufuhrleitung 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. 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 einen longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilter, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das in Fig. 11 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter ent hält einen longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimm balken 432 und einen longitudinal schwingfähigen Aus gangsabstimmbalken 434, der in seiner Form identisch zu den Abstimmbalken 432 ist. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 432, 434 sind in einer Ebene angeordnet, und miteinander durch schmale Koppelelemente 436, 438, die aus einem identischen elastischen Material hergestellt sind, verbun den. Die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs abstimmbalken 432, 434 haben an ihren distalen Enden Ein stellfinger 432a, 432b, 432c, 432d und 434a, 434b, 434c, 434d zum Einstellen der Resonanzfrequenz. Die anderen struk turellen Details des in Fig. 11 gezeigten longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters sind gleich denen des in Fig. 6 gezeigten mechanischen Filters. Die in Fig. 14 gezeigten Teile, die mit den in Fig. 6 gezeigten Teilen identisch sind, sind durch identische Bezugszeichen be zeichnet, und werden nicht beschrieben.

Die Funktionsweise des in Fig. 11 dargestellten longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters ist wie folgt:

Wie aus den schon im vorangehenden erwähnten Gleichungen (3) und (4) hervorgeht, ist die Resonanzfrequenz F₄ des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 432 und die Resonanzfrequenz F₅ des longitudinal schwing fähigen Ausgangsabstimmbalkens 434 durch die Längen L₄, L₅ der jeweiligen Abstimmbalken 432, 434 be stimmt. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ ist von der fotolithografischen Technologie abhängig, die ange wandt wird, um die longitudinal schwingfähigen Abstimm balken 432, 434 herzustellen. Die Exaktheit der Längen L₄, L₅ kann wegen der Dicke der Abstimmbalken 432, 434 nicht ausreichend hoch sein. Die Abmessungsgenauig keit δL der Länge der Abstimmbalken 432, 434 ist im allgemeinen ausgedrückt durch:

δL = ± 1,5/10 . t ...(13)

mit t als Dicke der Abstimmbalken 332, 334.

Daher können die Resonanzfrequenzen F₄, F₅ der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs abstimmbalken 432, 434 nicht höher sein, als die Ab messungsgenauigkeiten, die durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt sind:

δL₄ = ± 1,5/10 . t/L₄ ...(14)

δL₅ = ± 1,5/10 . t/L₅ ...(15)

Die Dicke t wird im allgemeinen derart gewählt, daß sie in dem Bereich von 0,01 L bis 0,1 L liegt. Folglich liegt die Genauigkeit der Frequenz, die durch die Gleichungen (20) und (21) gegeben ist, in dem Bereich von ± 0,0015 . F bis ± 0,015 . F (F ist die Zentralfrequenz des mechanischen Filters). Diese Frequenzgenauigkeit ist jedoch für einen Frequenz filter zur Verwendung in Geräten der Nachrichtentechnik nicht ausreichend.

Die Resonanzfrequenz-Einstellfinger 432a bis 432d und 434a an den Enden des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimm balkens 432 und die Resonanzfrequenz-Einstellfinger 434a bis 434d an dem longitudinal schwingfähigen Ausgangsab stimmbalken 434 arbeiten wie folgt:

Jeder der Resonanzfrequenz-Einstellfinger 432a bis 432d und 434a bis 434d hat eine Breite ω, die kleiner ist als die Breite W eines jeden der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 432, 434. Die schmäleren Resonanzfrequenz-Einstellfinger 432a bis 432d und 434a bis 434d dienen nicht als Übertragungsweg für die Longitudinal schwingung, die in den longitudinal schwingfähigen Ein gangs- und Ausgangsabstimmbalken 432, 434 übertragen wird. Sie wirken jedoch als an die Übertragungswege angefügte Massen, wobei die Übertragungswege durch die longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 432, 434 geschaffen werden. Die hinzugefügten Massen wirken reduzie rend auf die Resonanzfrequenzen der longitudinal schwing fähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 432, 434, und haben näherungsweise einen Betrag von /W, der verglichen mit der Frequenzverringerung, verursacht durch das Hinzu fügen von Übertragungsweg, relativ klein ist. Die Resonanz frequenzen der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 432, 434 könne leicht durch eine Änderung der Abmessungen der Resonanzfrequenz-Einstell finger 432a bis 432d und 434a bis 434d eingestellt werden. Der Betrag der Frequenzeinstellung, der erreicht werden kann, ist jedoch sehr klein.

Die Frequenzeinstellung kann wie folgt ausgeführt werden:

Das longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter wird in Betrieb gesetzt, und seine Bandpaßeigenschaften und Reflexionscharakteristika werden gemessen. Ab weichungen von den Resonanzfrequenzen F₄, F₅ der longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs abstimmbalken 432, 434 werden dann aus den gemessenen Werten ausgewertet. Die Abmessungen, wie z. B. die Länge, die Dicke und die Breite von einem oder mehreren der Resonanzfrequenz- Einstellfinger 432a bis 432d und 434a bis 434d werden dann im Verhältnis zu den ausgewerteten Frequenzabweichungen reduziert. Die Resonanzfrequenz- Einstellfinger 432a bis 432d und 434a bis 434d sollten im voraus eine solch große Größe besitzen, daß sie in ihren Abmessungen für eine Frequenzeinstellung reduziert werden können.

Ein modifiziertes longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, der fünf longitudinal schwingfähige Abstimmbalken enthält und einen größeren Dämpfungsbetrag außerhalb des Durchlaßbandes besitzt, ist in Fig. 12 ge zeigt.

Das in Fig. 12 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter enthält longitudinal schwing fähige Eingangs- und Ausgangsabstimmbalken 470, 478, weiterhin drei longitudinal schwingfähige Abstimm balken 472, 474, 476, die zwischen den longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 470, 476 angeordnet sind. Das Filter enthält weiterhin Koppelelemente 482a, 482b, 484a, 484b, 486a, 486b, 488a, 488b, durch die die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 470, 472, 474, 476, 478 miteinander verbunden sind. Die longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 470, 472, 474, 476, 478 haben jeweils Resonanzfrequenz-Einstellfinger 470a bis 470d, 472a bis 472d, 474a bis 474d, 476a bis 476d und 478a bis 478d an ihren distalen Enden.

Trägerelemente 490, 492 ragen außenseitig und mittig aus den longitudinal schwingfähigen Eingangs- und Ausgangs abstimmbalken 470, 478 heraus, und haben äußere Enden, die an den jeweiligen, sich gegenüberliegenden inneren Rändern eines äußeren Rahmens 497 angebracht sind. Ein Paar von piezoelektrischen Eingangskeramikteilen 499a, 499b ist auf die sich gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Eingangsabstimmbalkens 470 aufgelegt und daran befestigt, und ein Paar von piezo elektrischen Ausgangskeramikteilen 495a, 495b ist auf die sich gegenüberliegenden Oberflächen des longitudinal schwingfähigen Ausgangsabstimmbalkens 478 aufgelegt und daran befestigt. Eine Zufuhrleitung 491 und eine Erdungsleitung 491e sind jeweils an die piezo elektrischen Eingangskeramikteile 499a, 499b angeschlossen, und eine Ausgangsleitung 493 und eine Erdungsleitung 493e sind jeweils an die piezoelektrischen Ausgangs keramikteile 495a, 495b angeschlossen.

Das in Fig. 12 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter arbeitet grundsätzlich in derselben Weise wie das in Fig. 11 gezeigte longitudinal schwingende mechanische Koppelfilter.

Die Vielzahl der longitudinal schwingfähigen Abstimm balken 470, 472, 474, 476 erlaubt es, daß ihre jeweiligen Resonanzfrequenz unabhängig durch die Resonanzfrequenz-Einstellfinger 470a bis 470d, 472a bis 72d, 474a bis 474d, 476a bis 476d und 478a bis 478d ein gestellt werden können. Daher können die Resonanzfrequenzen auf gewünschte Werte eingestellt werden, um Bandpaßeigen schaften zu verbessern.

Die Resonanzfrequenzen können schnell durch die Ver ringerung der Abmessungen von einem oder mehreren der Resonanzfrequenz-Einstellfinger 470a bis 470d, 472a bis 472d, 474a bis 474d, 476a bis 476d und 478a bis 478d in einer berührungslosen Weise durch einen Laserstrahl einge stellt werden, während die Bandpaßeigenschaften oder die Reflexionscharakteristika des longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilters gemessen werden.

In den in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen sind die Resonanzfrequenz-Einstellfinger 432a bis 434d, 470a bis 478a auf den longitudinalen Enden der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken 430, 434 und 470, 472, 474, 476, 478 angeordnet. Die Resonanzfrequenz-Einstell finger können jedoch auch diagonal oder auf oberen oder unteren Oberflächen der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken angeordnet werden, und sie können auch in ihren Abmessungen zur Frequenzeinstellung reduziert werden.

Anstatt der Reduzierung der Dimensionen der Resonanz frequenz-Einstellfinger zur Frequenzeinstellung, kann jedes andere passende Material, wie z. B. Lötmaterial, hinzugefügt werden, um die Resonanzfrequenzen der longitudinal schwingfähigen Abstimmbalken zu reduzieren.

Wie oben beschrieben, besitzen die longitudinal schwing enden Koppelfilter, die in den Fig. 11 und 12 gezeigt sind, mindestens einen Resonanzfrequenz-Einstellfinger, der auf einer Vielzahl von Schwingungskörpern, ein schließlich der schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper, angeordnet werden kann. Die longitudinal schwingenden mechanischen Koppelfilter haben eine außerordentlich exakte Zentralfrequenz. Nachdem die Bandpaßeigenschaften des mechanischen Filters gemessen wurden, können die Abmessungen, wie z. B. die Länge der Resonanzfrequenz- Einstellfinger, leicht zur Einstellung der Resonanz frequenz geändert werden, so daß Schwankungen in den Eigenschaften der longitudinal schwingfähigen Abstimm balken vermindert werden können. Durch eine solche Ein stellung erhalten die longitudinal schwingenden mecha nischen Koppelfilter, die durch Massenproduktion herge stellt werden, gleichmäßigere Zentralfrequenzen und Band paßeigenschaften und somit eine verbesserte Qualität.

Claims

1. Longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, enthaltend:

1. - mehrere schwingfähige Körper, einschließlich schwingfähiger Ein gangs- und Ausgangskörper (332, 334), auf die piezoelektrische Teile (344a, 355b; 346a, 346b) aufgelegt sind,
2. - Koppelelemente (336, 338), die die schwingfähigen Körper mitein ander koppeln,
3. - eine Halterung (350); und
4. - Trägerelemente (341, 342, 348, 349), die die schwingfähigen Ein gangs- und Ausgangskörper (332, 334) mit der Halterung (350) verbinden,

dadurch gekennzeichnet, daß von den Trägerelementen (341, 342; 348, 349) Halter (342, 343) getra gen werden, auf denen Schwingungsabsorptionskörper (342a, 343a) angebracht sind.

2. Longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, enthaltend:

1. - mehrere schwingfähige Körper, einschließlich schwingfähiger Eingangs- und Ausgangskörper (432, 434),
2. - Koppelelemente (436, 438), die die schwingfähigen Körper mitein ander koppeln;
3. - eine Halterung (50); und
4. - Trägerelemente (40, 42), die die schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper mit der Halterung (50) verbinden,

gekennzeichnet durch, Resonanzfrequenz-Einstellfinger (432a-d; 434a-d; 470a-478d), die an mindestens einem der schwingfähigen Körper angebracht sind.

3. Verfahren zum Herstellen eines longitudinal schwingenden mecha nischen Koppelfilters, das bei einer vorbestimmten Mittenfrequenz schwingt und mehrere schwingfähige Körper einschließlich schwing fähiger Eingangs- und Ausgangskörper aufweist, auf die piezoelektrische Teile aufgelegt sind, wobei jeder schwingfähige Körper longitudinal in einem dem Durchlaßband des Filters entsprechenden Bereich schwing fähig ist, weiterhin Koppelelemente besitzt, die zwischen den Enden der schwingfähigen Körper angeordnet sind und mit ihnen durch Biege schwingungen gekoppelt werden, wobei die Eingangs- und Ausgangs körper über Trägerelemente mit einer Halterung verbunden sind, da durch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt eine einheitliche Struktur gebildet wird, bei der gleichzeitig die schwingfähigen Körper, die Koppelelemente, die Trägerelemente, die Halterung und außerdem Mittel zum Vermeiden einer Abweichung der Mittenfrequenz des Filters von der vorbestimmten Mittenfrequenz gebildet werden, und daß in einem zweiten Schritt die piezoelektrischen Teile an den Eingangs- und Ausgangskörpern ange bracht werden, bevor Elektroden an den piezoelektrischen Teilen ange schlossen werden.

4. Longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter, enthaltend:

1. - mehrere schwingfähige Körper (32, 34; 70-78; 270-278), einschließ lich Eingangs- und Ausgangskörper, zur Ausgabe eines Hoch frequenzsignals, wobei die schwingfähigen Körper longitudinal in einem Bereich schwingen, der dem Durchlaßband des mechanischen Filters entspricht,
2. - piezoelektrische Teile (44a, 44b; 46a, b; 94a, b; 96a, b; 294a, b; 296a, b) die auf die schwingfähigen Eingangs- und Ausgangskörper aufgelegt sind; und
3. - Koppelelemente (36, 38; 82a, b; 88a, b; 282a, b; 288a, b), die zwischen den Enden der schwingfähigen Körper angeordnet sind, und mit den schwingfähigen Körpern durch Biegeschwingungen gekoppelt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelelemente (36, 38; 82a, b; 88a, b; 282a, b; 288a, b) aus dem gleichen Material wie die schwingfähigen Körper als einheitliches Gebilde aus einer einzigen Platte ausgebildet sind.