DE928969C

DE928969C - Piezoelectric coupler, in particular made of quartz crystal

Info

Publication number: DE928969C
Application number: DES418A
Authority: DE
Inventors: Gerhart Dipl-Ing Bolz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1949-10-30
Filing date: 1949-10-30
Publication date: 1955-06-16

Description

Piezoelektrischer Koppler, insbesondere aus Quarzkristall Die Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Koppler, insbesondere aus Quarzkristall, die geeignet sind zur Kopplung elektrischer Kreise in der Hoch- und Niederfrequenztechnik, z. B. bei mehrkreisigen Bandfiltern oder Filterketten. Es ist dabei bekannt, als Koppler einen Längsschwinger. aus Kristall zu verwenden, der vom erregten Kreis auf der einen Seite gespeist wird und von der anderen die elektrischeEnergie an den Verbraucherkreis abgibt. Es ist auch schon bekannt, auf beiden Seiten einer Abschirmwand je einen Dickenschwinger aus Kristall anzuordnen, von denen der eine mit dem Erregerkreis und der andere mit dem Verbraucherkreis verbunden ist; dabei ist die Abschirmwand gleichzeitig mechanisches Kopplungsmittel und elektrisches Entkopplungsmittel der Kristalle. Es ist ferner bekannt, Kristalle auf Eigenresonanz zu dimensionieren, bei der im Kristall stehende Wellen erzeugt werden, wobei die Frequenz, bei der die stehenden Wellen auftreten, im wesentlichen bestimmt ist durch den Elastizitätsmodul, die Dichte und die Ausdehnung des Kristalls in Schwingungsrichtung. Wie die Untersuchungen gezeigt haben, führt die Anwendung der bekannten Dimensionsregel auf Koppler für die Zwecke der Erfindung zu unbefriedigenden Übertragungsverhältnissen; es wurde gefunden, daß bei derDimensionierung die Belastung des Kristalls und in Verbindung damit auch die Energiezufuhr zu' berücksichtigen ist; diese beiden Faktoren bringen bei einem in üblicher Weise auf Resonanz abgestimmtenKristall sozusagen eineVerstimmung mit sich. Im Grundgedanken läuft demnach die Erfindung darauf hinaus, diese Verstimmung durch entsprechende Dimensionierung des Kristalls, vor allem unter Berücksichtigung der Energieentnahme und gegebenenfalls der Energiezufuhr auszugleichen; dementsprechend besteht die Erfindung darin, daß der Kristall in der die Resonanzfrequenz bestimmenden Achsrichtung gegenüber einem bei dieser Resonanzfrequenz unbelastet schwingenden Kristall in Abhängigkeit von der Belastung, vorzugsweise proportional dem Verhältnis des elektrischen Wellenwiderstandes des Kristalls zum speisenden und belastenden Wirkwiderstand, abweichend bemessen, insbesondere vergrößert ist. Durch diese Maßnahme kann die Rückwirkung des angeschlossenen elektrischen Kreises auf den Kristall in geeigneter Weise berücksichtigt werden @ man kann dabei zumindest angenähert die günstigsten Anpassungsverhältnisse und die optimale Energieübertragung zwischen den elektrischen Kreisen erzielen. Die Filter besitzen einen hohen Wirkungsgrad und große Flankensteilheit bei vorgegebener Bandbreite. Erfindungsgemäß wird bei Verwendung eines Längsschwingers als Koppler die Länge des Kristalls entsprechend bemessen und bei einem Dickenschwinger die Dicke. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Länge bzw. Dicke des Kristalls verschieden, vorzugsweise größer als die im Kristall wirksame mittlere Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbereiches oder deren ganzzahliges Vielfaches. Bei einem Koppler mit mindestens zwei aufeinanderliegenden bzw. zusammenstoßenden Längsschwingern, zwischen denen vorzugsweise- eine Metallschicht zur Abschirmung angeordnet ist, wird erfindungsgemäß die Länge aller Kristalle entsprechend bemessen. Bei einem Koppler mit mindestens zwei in analoger. Weise aufeinanderliegenden Dickenschwingern wird erfindungsgemäß die Dicke aller Kristalle ebenfalls entsprechend bemessen.Piezoelectric coupler, in particular made of quartz crystal. The invention relates to piezoelectric couplers, particularly made of quartz crystal, which are suitable are used to couple electrical circuits in high and low frequency technology, e.g. B. with multi-circuit belt filters or filter chains. It is known in the process as a coupler a longitudinal oscillator. to use made of crystal, that of the excited circle on the one side is fed and the other the electrical energy to the consumer circuit gives away. It is already known to have one on each side of a shielding wall Arrange thickness oscillators made of crystal, one of which with the excitation circuit and the other is connected to the consumer group; here is the shielding wall mechanical coupling means and electrical decoupling means of the at the same time Crystals. It is also known to dimension crystals for natural resonance, at which standing waves are generated in the crystal, the frequency at which the standing waves occur, is essentially determined by the modulus of elasticity, the density and the expansion of the crystal in the direction of oscillation. Like the investigations have shown the application of the well-known dimension rule to couplers for leads the purposes of the invention to unsatisfactory transfer ratios; it was found that when dimensioning the stress on the crystal and in connection so that the energy supply must also be taken into account; bring these two factors in the case of a crystal tuned to resonance in the usual way, a detuning, so to speak with himself. The basic idea of the invention therefore comes down to this detuning by appropriate sizing of the crystal, especially under To take into account the energy consumption and, if necessary, the energy supply; Accordingly, the invention consists in that the crystal in which the resonance frequency determining axial direction compared to an unloaded at this resonance frequency oscillating crystal as a function of the load, preferably proportionally the ratio of the electrical wave resistance of the crystal to the feeding one and onerous effective resistance, dimensioned differently, in particular is enlarged. This measure can reduce the reaction of the connected electrical circuit on the crystal can be taken into account in a suitable way @ you can at least approximates the most favorable adaptation conditions and the optimal energy transfer between the electrical circuits. The filters have a high degree of efficiency and large edge steepness for a given bandwidth. According to the invention is at Using a longitudinal oscillator as a coupler adjusts the length of the crystal accordingly dimensioned and with a thickness oscillator the thickness. In a preferred embodiment According to the invention, the length or thickness of the crystal is different, preferably greater as the effective mean wavelength of the frequency range to be transmitted in the crystal or their integer multiple. In the case of a coupler with at least two superimposed or colliding longitudinal oscillators, between which preferably a metal layer is arranged for shielding, the length of all crystals is according to the invention accordingly measured. In the case of a coupler with at least two in analog. Way on top of each other According to the invention, the thickness of all crystals is also corresponding to thickness oscillators measured.

Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand der Fig. i bis io beispielsweise erläutert.The invention and related details are illustrated in FIG. i through io, for example.

In Fig. i ist ein Bandfilter dargestellt, das aus einem Erregerkreis E und einem Verbraucherkreis V besteht; es ist beispielsweise zwischen zwei Röhrenstufen eines Verstärkers, z. B. eines Zwischenfrequenzverstärkers, in einen Rundfunkempfänger eingeschaltet. Die beiden Kreise sind durch die metallische Abschirmwand A elektrisch entkoppelt, so daß sie nur auf rein elektromechanischem Wege durch den piezoelektrischen Koppler der Erfindung miteinander in Verbindung stehen. Dieser wird durch die beiden Kristalle K1 und K2 aus Quarz od. dgl. gebildet, die als Dickenschwinger mit Energieübertragung in Richtung der x-Achse auf beiden Seiten der Abschirmwand A befestigt sind. Der Kristall K1 wirkt dabei als elektromechanischer Sender und der -Kristall K2 entsprechend als Empfänger. Der erstere verwä.ndelt die elektrische Hochfrequenzenergie des Erregerkreises E in mechanische Schwingungen und der Kristall K2 diese umgekehrt wieder in elektrische Schwingungen, die dem Verbraucherkreis V zugeführt werden. Zwischen K1 und K2 sind außer der Abschirmwand A gegebenenfalls weitere Schichten aus geeigneten Materialien zur mechanischen Anpassung und mechanischen Verbindung der Kristalle vorgesehen. Dabei berühren sich die Kristalle im Schwingungsknoten, und es erfolgt keine oder nur eine unvollkommene Energieübertragung von einem Kreis zum anderen. Gemäß der Erfindung wird eine davon abweichende Dimensionierung gewählt, die an Hand von Fig. z näher erläutert ist. Hier @ sind di.e Kristalle K1 und K2 vergrößert dargestellt und zum Verständnis der wirksamen Schwingungsverhältnisse in den Kristallen die etwa nach einem Sinusgesetz verteilten elastischen Spannungen eingezeichnet. Ohne elektrische Belastung ist -die für die Betriebsfrequenz richtige Kristalldicke gleich der halben Wellenlänge 2 oder einem ungeradzahligen Vielfachen davon. Gemäß der Erfindung sind die Kristalle um das Dickenmaß d entsprechend der Belastung abweichend bemessen, z. B. vergrößert. Die maximale- elastische Spannung im Erregerkristall K1 ist mit M bezeichnet und die Spannung an der Stoßstelle der Kristalle K1 und K2 mit M - a; beim erregten Kristall K2 besitzt entsprechend die Spannung an der Stoßstelle den Wert !W' - ä und die maximale Spannung den Wert M. Für die Bestimmung der Dickenvergrößerung d in erster Näherung ist im Schwingungsknoten die Tangente unter 45° an die Sinuskurve angelegt, so daß sie in einem Abstand von die Verlängerung von M bei dem Wert M schneidet. Für die interessierenden kleinen Werte von d ergibt sich daraus die Beziehung: daraus kann ein Richtwert von d ermittelt werden Die hierfür noch erforderliche elastische Spannung M - a an der Stoßstelle ergibt sich aus der Größe der elektrischen Belastung und aus dem elektrischen Wellenwiderstand des Kristalls; sie ist vorzugsweise proportional dem Verhältnis des elektrischen Wellenwiderstandes des Kristalls im Betriebsfall zum speisenden oder belastenden Wirkwiderstand. Die Größe von d ist verschieden von oder einem ganzzahligen Vielfachen davon.. Bei einem Längsschwinger als Koppler sind die Verhältnisse entsprechend wie bei dem Dickenschwinger; es wird dabei erfindungsgemäß die Abmessung in der y-Achse nach den Regeln der Erfindung bestimmt. An Stelle einer Vergrößerung des Kristalls um den Wert d kommt unter Umständen auch eine entsprechende Verkleinerung in Betracht. Die Kreise E und V und dementsprechend auch die Kristalle K1 und K2 sind im einfachsten Fall einander gleich; bei verschiedenen Kreisen E und h sind die Kristalle K1 und K2 entsprechend auch verschieden. Die Maßnahmen der Erfindung gelten für diesen Fall analog.In Fig. I, a band filter is shown, which consists of an excitation circuit E and a consumer circuit V; it is, for example, between two tube stages of an amplifier, e.g. B. an intermediate frequency amplifier switched into a radio receiver. The two circles are electrically decoupled by the metallic shielding wall A, so that they are only connected to one another in a purely electromechanical way through the piezoelectric coupler of the invention. This is formed by the two crystals K1 and K2 made of quartz or the like, which are attached to both sides of the shielding wall A as a thickness oscillator with energy transfer in the direction of the x-axis. The crystal K1 acts as an electromechanical transmitter and the crystal K2 as a receiver. The former transforms the electrical high-frequency energy of the excitation circuit E into mechanical vibrations and the crystal K2, conversely, converts these into electrical vibrations that are fed to the consumer circuit V. In addition to the shielding wall A, further layers made of suitable materials for mechanical adaptation and mechanical connection of the crystals are provided between K1 and K2. The crystals touch each other in the vibration node, and there is no or only an imperfect transfer of energy from one circle to the other. According to the invention, a different dimensioning is selected, which is explained in more detail with reference to FIG. Here @ the crystals K1 and K2 are shown enlarged and the elastic stresses, distributed approximately according to a sine law, are drawn in to understand the effective vibration conditions in the crystals. Without an electrical load, the crystal thickness correct for the operating frequency is equal to half the wavelength 2 or an odd multiple thereof. According to the invention, the crystals are dimensioned differently by the thickness dimension d according to the load, e.g. B. enlarged. The maximum elastic tension in the exciter crystal K1 is denoted by M and the tension at the junction of the crystals K1 and K2 with M - a; With the excited crystal K2, the voltage at the joint has the value! W ' - ä and the maximum voltage has the value M. For the determination of the increase in thickness d as a first approximation, the tangent at 45 ° is applied to the sine curve in the node of oscillation, so that them at a distance of the extension of M at the value M cuts. For the small values of d that are of interest, this results in the relationship: a guide value of d can be determined from this. The elastic tension M - a required for this at the joint results from the magnitude of the electrical load and from the electrical wave resistance of the crystal; it is preferably proportional to the ratio of the electrical wave resistance of the crystal during operation to the feeding or loading effective resistance. The size of d is different from or an integral multiple thereof .. With a longitudinal oscillator as a coupler, the ratios are the same as with the thickness oscillator; according to the invention, the dimension in the y-axis is determined according to the rules of the invention. Instead of enlarging the crystal by the value d, a corresponding reduction may also be considered. The circles E and V and accordingly also the crystals K1 and K2 are in the simplest case identical to one another; with different circles E and h the crystals K1 and K2 are correspondingly different. The measures of the invention apply analogously to this case.

Bei dem Koppler nach Fig. 3 ist ein Kristall in Form eines Längsschwingers L zwischen den Kreisen E und h verwendet. Die Elektroden für den elektrischen Anschluß der Kreise liegen erfindungsgemäß dabei zweckmäßig in den Schwingungsknotenpunkten des Kristalls, z. B. eine viertel Wellenlänge von seinen beiden Enden entfernt oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon; dadurch wird die mechanische Beeinflussung durch die :hasse der Anschlüsse, z. B. Kontaktfedern oder Drähte, vermieden. Dazwischen liegt die metallische Abschirmwand A, die einen Durchbruch für den Kristall L enthält. Seine Länge ist erfindungsgemäß mit Rücksicht auf die Belastung entsprechend verschieden bemessen von einem ohne Belastung schwingenden Kristall. Sie ist vorzugsweise größer als die mittlere Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbereiches oder deren ganzzahliges Vielfaches. Bei der Schaltung ist zweckmäßig je eine der Elektroden bei der Zuführung und bei der Abnahme der Hochfrequenzenergie mit Erde bzw. mit der Gestellmasse des Gerätes verbunden oder einem für den zu übertragenden Frequenzbereich auf Masse liegenden Punkt.In the coupler according to FIG. 3, a crystal is in the form of a longitudinal oscillator L used between circles E and h. The electrodes for the electrical connection According to the invention, the circles expediently lie in the vibration nodes of the crystal, e.g. B. a quarter wavelength away from both ends or an odd multiple thereof; thereby the mechanical influence by the: hate the connections, z. B. contact springs or wires avoided. Between lies the metallic shielding wall A, which contains a breakthrough for the crystal L. According to the invention, its length is correspondingly different with regard to the load measured by a crystal that vibrates without load. It is preferably larger as the mean wavelength of the frequency range to be transmitted or its integer Multiples. When switching, one of the electrodes is expedient for the supply and with the decrease in high frequency energy with earth or with the frame mass of the Device connected or one for the frequency range to be transmitted to ground lying point.

Bei dem Koppler nach Fig. q. sind zwei aufeinanderliegende Längsschwinger L1 und L2 verwendet, zwischen denen sich die Abschirmwand <-( befindet. Letztere ist gegebenenfalls als haftende :v-letallschicht auf die Kristalle aufgebracht, z. B. durch Bedampfung im Vakuum. Die Länge von L1 bzw. L2 ist nach den Regeln der Erfindung mit Rücksicht auf die Belastung bemessen. Sie berühren sich gegebenenfalls nur mit einem Teil ihrer Fläche; dadurch kann die Anpassung in geeigneter Weise eingestellt werden. Die Zuführungs- und Abnahmeelektroden sind entsprechend wie bei Fig. 3 angeordnet. An Stelle der aufeinanderliegenden Kristalle L1 und L2 kann auch eine Anordnung verwendet werden, bei der beide Kristalle mit ihren Stirnflächen aneinanderstaßen und die Abschirmwand bzw. die haftende Metallschicht an der Stoßstelle liegt.In the coupler according to FIG. Q. are two longitudinal transducers lying on top of each other L1 and L2 are used, between which there is the shielding wall <- (. The latter may be applied as an adhesive: v-lethal layer on the crystals, z. B. by vapor deposition in a vacuum. The length of L1 or L2 is according to the rules of Measure invention with consideration of the burden. They may touch each other only with part of its surface; this allows the adjustment in an appropriate manner can be set. The supply and removal electrodes are like arranged in Fig. 3. Instead of the superimposed crystals L1 and L2 can an arrangement can also be used in which both crystals with their end faces butt against each other and the shielding wall or the adhesive metal layer at the joint lies.

Der Koppler nach Fig. 5 entspricht im Prinzip dem der Fig. 1; auch hier berühren sich die Kristalle K1 und K2 wie die Längsschwinger L1 und L2 der Fig. .1 nur mit einem Teil ihrer Fläche. Man kann dadurch ebenfalls die mechanische Kopplung und Anpassung der Kristalle in geeigneter Weise einrichten.The coupler according to FIG. 5 corresponds in principle to that of FIG. 1; even here the crystals K1 and K2 touch like the longitudinal oscillators L1 and L2 of the Fig. 1 with only part of its area. You can also use the mechanical Set up the coupling and matching of the crystals in a suitable manner.

In Fig.6 ist ein Längsschwinger gemäß der Schaltung nach Fig. 3 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Hier ist die Abschirmung A in Form von haftenden Metallschichten _b11 und M2 auf den Kristall aufgebracht, z. B. in Form von Silberschichten. Die Schichten 1l11 und M2 sind leitend miteinander verbunden, z. B. am Außenrand des Kristalls durch die außen herumgeführte Schicht M3, gegebenenfalls auf beiden Seiten. Die Anschlüsse, z. B. Kontaktfedern, für die Zuführung und Abnahme der Hochfrequenzenergie sind mit den Metallschichten M1 bzw. :V12 verbunden und analog wie bei Fig. 3 an den Schwingungsknotenpunkten angeordnet, z. B. eine viertel Wellenlänge von den beiden Enden entfernt. Zwei Anschlußstellen, z. B. die diagonal gegenüberliegenden, sind miteinander verbunden, beispielsweise über die haftenden Metallschichten Ml, M2 und 1'V73; sie sind an Erde bzw. an die leitende Masse des Gerätes angeschlossen. Auf den Gegenseiten der Schichten M1 und M2 sind weitere, dagegen isolierte Metallschichten 4I4 und M5 vorgesehen, mit denen die weiteren Anschlüsse für die elektrischen Kreise in Verbindung stehen. Der Kristall ist in Fig. 7 perspektivisch dargestellt; die Achsrichtungen x, y, z sind daneben eingezeichnet. Dabei ist x die elektrische, y die mechanische und z die optische Achse.In Figure 6, a longitudinal oscillator according to the circuit of FIG. 3 is shown in a further embodiment. Here the screen A is applied to the crystal in the form of adhesive metal layers _b11 and M2, e.g. B. in the form of silver layers. The layers 1111 and M2 are conductively connected to one another, e.g. B. at the outer edge of the crystal through the externally guided layer M3, optionally on both sides. The connections, e.g. B. contact springs for the supply and removal of high-frequency energy are connected to the metal layers M1 or: V12 and arranged analogously to FIG. B. a quarter wavelength away from the two ends. Two connection points, e.g. B. the diagonally opposite, are connected to each other, for example via the adhesive metal layers Ml, M2 and 1'V73; they are connected to earth or to the conductive mass of the device. On the opposite sides of the layers M1 and M2, there are further metal layers 4I4 and M5, which are insulated from them and with which the further connections for the electrical circuits are connected. The crystal is shown in perspective in FIG. 7; the axial directions x, y, z are shown next to it. Here x is the electrical, y the mechanical and z the optical axis.

Die weitere Erfindung bezieht sich auf ein piezoelektrisch" gekoppeltes Bandfilter, das für zwei verschiedene Frequenzen bzw. Frequenzbereiche geeignet ist, z. B. für einen Überlagerungsempfänger mit mehreren Zwischenfrequenzbereichen. Der eine Bereich dient dabei z. B. für die Zwischenfrequenz bei UKW-Empfang und der andere bei Rundfunkwellen. Ein Ausführungsbeispiel dieses Bandfilters ist in Fig. 8 - dargestellt. Es besteht aus zwei in Reihe geschalteten Erregerkreisen Ei und E2 und zwei entsprechenden Verbraucherkreisen V1 und T12. Die Kreise Ei, V1 sind z. B. auf 10,7 MHz und die Kreise E2, I12 auf 468 KHz abgestimmt, die erstere Frequenz ist z. B. die Zwischenfrequenz eines Überlagerungsempfängers für UKW-Empfang und die zweite die Zwischenfrequenz im Rundfunkwellenbereich. Als Koppler dienen entsprechend Fig. 1 die beiden Kristalle K1 und K2, die erfindungsgemäß in zwei verschiedenen Achsen, z. B. in der x-Achse und in der y-Achse, auf verschiedene Frequenzen, d. h. auf die beiden genannten Zwischenfrequenzen 10,7 MHz und ¢68 KHz mechanisch abgestimmt sind, so daß der Koppler gleichzeitig oder abwechselnd in beiden Frequenzen bzw. in beiden Achsen erregt werden kann. Der Koppler kann analog als Längsschwinger nach Fig. 3 bzw. Fig. 6 oder auch nach Fig. .4 oder Fig. 5 ausgebildet sein, sofern er in beiden Achsen entsprechend dimensioniert ist. Auch hierbei sind die Abmessungen in beiden Achsrichtungen mit Rücksicht auf die elektrische Belastung durch den speisenden oder verbrauchenden Kreis entsprechend abweichend vom Leerlaufbetriebsfall bemessen. Die Kreise sind gegebenenfalls durch die Schalter S umschaltbar; an Stelle der Reihenschaltung der Kreise Ei, E2 bzw. h1, T12 kann auch eine Parallelschaltung, z. B. über die Schalter S, verwendet werden.The further invention relates to a piezoelectrically "coupled" Band filter that is suitable for two different frequencies or frequency ranges is e.g. B. for a heterodyne receiver with several intermediate frequency ranges. One area is used for. B. for the intermediate frequency for FM reception and the other on radio waves. An embodiment of this band filter is shown in FIG Fig. 8 - shown. It consists of two excitation circuits Ei connected in series and E2 and two corresponding consumer circuits V1 and T12. The circles Ei, V1 are z. B. tuned to 10.7 MHz and the circles E2, I12 to 468 KHz, the former Frequency is e.g. B. the intermediate frequency of a heterodyne receiver for VHF reception and the second the intermediate frequency in the broadcast wave range. Serve as a coupler According to FIG. 1, the two crystals K1 and K2, which according to the invention are divided into two different axes, e.g. B. in the x-axis and in the y-axis, to different Frequencies, d. H. on the two intermediate frequencies mentioned 10.7 MHz and ¢ 68 KHz are mechanically tuned, so that the coupler in simultaneously or alternately can be excited in both frequencies or in both axes. The coupler can be analog designed as a longitudinal oscillator according to FIG. 3 or FIG. 6 or also according to FIG. 4 or FIG. 5 as long as it is dimensioned accordingly in both axes. Here too are the dimensions in both axial directions with consideration of the electrical load by the feeding or consuming circuit, which differs accordingly from the idle operating case measured. If necessary, the circles can be switched over by the switch S; instead of the series connection of the circuits Ei, E2 or h1, T12 can also be a parallel connection, z. B. via the switch S, can be used.

Durch Hintereinanderschaltung mehrerer Bandfilter der Erfindung können Filterketten gebildet werden; dabei sind mindestens drei elektrische Kreise bzw. Widerstände vorgesehen, zwischen denen sich mindestens zwei Koppler befinden. Ferner können gemäß der weiteren Erfindung bei Kopplern, die aus mehreren Kristallen bestehen (Fig. 1, a, q., 5, 8), durch gleichsinnig oder gegensinnig parallele Anordnung der elektrischen Achsen (x-Achsen) der beiden Kristalle vorteilhafte elektrische Wirkungen erzielt werden, insbesondere dann, wenn zwischen Eingang und Ausgang des Kopplers außer der elektromechanischen Kopplung noch eine elektrische Kopplung vorhanden ist. Letztere entsteht entweder ohne weiteres auf Grund der Streuung in gewissem Maße, oder sie wird durch zusätzliche Mittel herbeigeführt. In Fig. 9. ist der Koppler der Fig. i bzw. 2 für den Fall dargestellt, daß die x-Achsen der Kristalle K, und. K2 gegensinnig liegen; bei Fig. io liegen sie gleichsinnig. Diese Achsenanordnung gilt analog auch bei den aufeinanderliegenden Längsschwingern gemäß Fig. 4, ferner bei, an den Stirnflächen zusammenstoßenden Längsschwingern sowie bei den Dickenschwingern gemäß Fig.5, bei denen die Kristalle sich nur mit einem Teil ihrer Fläche berühren. Bei Verwendung nur eines Kristalls im Koppler, z. B. bei dem Längsschwinger nach Fig. 3, wird erfindungsgemäß die Umkehrung der elektrischen Achsen auf beiden Seiten durch Umpolen der Anschlüsse am Eingang oder Ausgang bewirkt (vgl. Fig. 6 und 7). Die Variation in der Anordnung der x-Achsen ermöglicht eine Variation in der Wirkung der zusätzlichen elektrischen Kopplung, derart, daß die beiden Flanken der Filterkurve in verschiedenem Maße beeinflußt werden, abhängig von der Orientierung der Achsen und der Größe der zusätzlichen Kopplung. Auf diese Weise kann die Filterkurve besonderen Forderungen angepaßt werden. Man kann dabei durch geeignete Bemessung der elektrischen Kopplung erreichen, daß. an einer bestimmten Stelle neben oder im Durchlaßbereich des Filters ein Loch, d. h. eine Sperrstelle entsteht, bei überlagerungsempfängern für Rundfunk z. B. in einem Abstand von 9 KHz von der Mittenfrequenz des Zwischenfrequenzfilters. Die optischen Achsen (x-Achsen) liegen ebenfalls gleichsinnig oder gegensinnig. Bei Filterketten mit mindestens zwei Kristallkopplern zwischen elektrischen Kreisen werden erfindungsgemäß bei dem einen Koppler die x-Achsen gleichsinnig und bei dem anderen gegensinnig orientiert; auf diese Weise wird durch den einen Koppler die untere Flanke und durch den anderen die obere Flanke der Filterkurve in stärkerem Maße beeinflußt, insbesondere so, daß die Flanken zusätzlich versteilert werden. Die Filterkurven können dabei zweckmäßig symmetrisch gemacht werden; ebenso können die Sperrstellen symmetrisch zur Mittenfrequenz gelegt werden. Die Koppler sind im übrigen vorzugsweise gleichartig aufgebaut und bemessen, nur die Achsrichtungen sind umgedreht. Die Größe der zusätzlichen elektrischen Kopplung ist abhängig vom elektrischen Wellenwiderstand der Kristalle, der durch die mechanischen Abmessungen bestimmt ist.By connecting several band filters of the invention in series Filter chains are formed; there are at least three electrical circuits or Resistors are provided, between which there are at least two couplers. Further can according to the further invention in couplers which consist of several crystals (Fig. 1, a, q., 5, 8), by the same or opposite parallel arrangement of the electric axles (x-axes) of the two crystals are advantageous electrical effects can be achieved, especially when between input and Output of the coupler besides the electromechanical coupling also an electrical one Coupling is available. The latter either arises without further ado due to the scatter to a certain extent, or it is brought about by additional means. In Fig. 9. The coupler of FIGS. I and 2 is shown for the case that the x-axes of crystals K, and. K2 are in opposite directions; in Fig. 10 they are in the same direction. This axis arrangement also applies analogously to the longitudinal oscillators lying on top of one another 4, also in the case of longitudinal oscillators colliding at the end faces as well as with the thickness transducers according to Fig.5, in which the crystals are only with touch part of their surface. If only one crystal is used in the coupler, z. B. in the longitudinal oscillator according to FIG. 3, the invention is the inversion of the electrical axes on both sides by reversing the polarity of the connections at the input or Output causes (see. Fig. 6 and 7). The variation in the arrangement of the x-axes allows a variation in the effect of the additional electrical coupling, in such a way that the two edges of the filter curve are influenced to different degrees depending on the orientation of the axes and the size of the additional Coupling. In this way, the filter curve can be adapted to special requirements. One can achieve that by suitable dimensioning of the electrical coupling. a hole at a certain point next to or in the passage area of the filter, d. H. a blocking point arises, with superimposition receivers for broadcast z. Am a distance of 9 KHz from the center frequency of the intermediate frequency filter. the optical axes (x-axes) are also in the same direction or in opposite directions. at Filter chains with at least two crystal couplers between electrical circuits according to the invention, the x-axes are in the same direction in one coupler and in the one others oriented in the opposite direction; in this way, the lower edge and through the other the upper edge of the filter curve in stronger Affected dimensions, in particular so that the flanks are also steepened. The filter curves can expediently be made symmetrical; also can the blocking points are placed symmetrically to the center frequency. The couplers are otherwise preferably constructed and dimensioned in the same way, only the axial directions are upside down. The size of the additional electrical coupling depends on the electrical wave resistance of the crystals, caused by the mechanical dimensions is determined.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Piezoelectric coupler, in particular made of quartz crystal, for the transmission of electrical energy, especially between electrical circuits z. B. in band filters, characterized in that the crystal in which the resonance frequency determining axis direction (e.g. x, y) compared to one at this resonance frequency unloaded vibrating crystal depending on the load, preferably proportional to the ratio of the electrical wave resistance of the crystal to feeding or loading effective resistance, dimensioned differently, in particular enlarged is.

2. Coupler according to claim i, characterized in that with a longitudinal oscillator the length of the crystal (L) is dimensioned accordingly.

3. Coupler according to claim i, characterized in that: ß with a thickness oscillator the thickness of the crystal is dimensioned accordingly.

4. Coupler according to one of claims i to 3, characterized characterized in that the length or thickness of the crystal is different, preferably is greater than the effective mean wavelength of the to be transmitted in the crystal Frequency range or its integral multiple.

5. Coupler according to claim 2 or 4, characterized in that with at least two superposed or colliding longitudinal oscillators (L1, L2), between which a metal layer (A) is preferably arranged for shielding, the length of all crystals (L i, L2) is dimensioned accordingly.

6. Coupler according to claim 3 or 4, characterized in that ß with at least two superposed thickness transducers (KP K2), between which a metal layer (A) is preferably arranged for shielding, the thickness of all crystals (K1, K2) is dimensioned accordingly .

7. Coupler according to claim 5 or 6, characterized in that with at least two superposed or colliding oscillators, the crystals (K1, K2, L1, L2) touch each other only with a part of their surface. B. coupler according to claim 2, 4, 5 or 7, characterized in that with a longitudinal oscillator (L, L1, L2) the electrical connection points in the oscillation nodes, for. B. be a quarter wavelength away from both ends. 9. Coupler according to one of claims i to 8, characterized in that the crystal or crystals with an adhesive metal layer (M1 ... M5), for. B. silver layer, are provided as a shield, preferably with the. electrical connections, e.g. B. contact springs are in connection. ok Coupler according to one of Claims 2, 4, 5, 7 to 9, characterized in that, in the case of a longitudinal oscillator, two connection points, e.g. B. diagonally opposite, are conductively connected to one another, preferably via the adhesive metal layers (M1, M2, m3). ii. Coupler according to claim 10, characterized in that the diagonally opposite adhesive metal layers (: 1T1, M2) are conductively connected to one another at the outer edge of the crystal (L), e.g. B. via another adhesive layer (M3). 12. Coupler according to claim io or ii, characterized in that certain connection points, for. B. the diagonally opposite, are connected to earth or to the conductive ground of the device. 13. Coupler according to one of claims i to 12, characterized in that the crystal or crystals (K1, K2) alternately or simultaneously in the direction of two different axes, e.g. B. in the x-axis and in the y-axis, excitable and tuned to different resonance frequencies in the direction of these axes. 1q .. coupler according to claim 13, characterized by the application in an intermediate frequency band filter of a heterodyne receiver with two different intermediate frequencies, which are preferably in different wave ranges, e.g. B. in the VHF range and in the radio wave range, are optionally effective. 15. Coupler according to claim 13 or 1q., Characterized in that the crystals (K " K2) are used to couple two differently matched excitation circuits (Ei, E2) and two correspondingly matched consumer circuits (Vil V2), which can optionally be switched in series or connected in parallel and tuned to the mechanical resonance frequencies in two different crystal axes (e.g. x, y) . 16. Coupler according to one of Claims 5 to 7 or 13, characterized in that, in the case of at least two crystals lying on top of one another or colliding with each other ( Thickness oscillators or longitudinal oscillators) whose electrical axes (x-axes) lie in the same direction or in opposite directions parallel to one another 17. Coupler according to one of claims 2 to q., 9 to 11, 12, 1q., Characterized in that when only one crystal is used , in particular in the form of a longitudinal oscillator (L), the electrical axes (x-axes) are reversed on both sides by reversing the polarity of the connections at the input or output d. 18. Coupler according to claim 16 or 17, characterized in that in filter chains which consist of at least three electrical circuits or resistors and at least two crystal couplers, the electrical axes (x-axes) of the crystals of one coupler in the same direction and the other coupler in opposite directions or the polarity of the electrical connections on the two sides is reversed, preferably if the coupler is otherwise similar in structure. i9. Coupler according to one of Claims 1 to 18, in particular 16 to 18, characterized in that, in addition to the electromechanical coupling between the input and output of the coupler, an electrical coupling, possibly effected by additional means, is present to influence the filter curve. Attached publications: Journal for technical physics, Vol. 20, 1939 pp. 75 to 8o; Electrical communications engineering (ENT), Vol. I9, 1942, pp. 45 to 62.