DK143530B - Filterarrangement med i det mindste to paa en grundplade anbragte elektromekaniske filtre - Google Patents

Description

É| (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT di) 1^3530 B

(19) DANMARK

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 4130/75 (51) IntCI.3 H 03 N 9/58 (22) Indleveringsdag 1 6. sep. 1975 (24) Løbedag 1 6. sep. 1975 (41) Aim. tilgængelig 18. mar. 1976 (44) Fremlagt 31. aug. 1981 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 17. sep. 1974, 2444419, DE

(71) Ansøger SIEMENS AKTIENGESELLSCHAET, Berlin und Muenchen, 8 Muenc= hen 2, BE.

(72) Opfinder Johann Mageri, BE: Gottfried Schramm, DE: Reiner

Habrich, BE.

(74) Fuldmægtig internationalt Patent-Bur eau.

(54) Filterarrangement med i det mindste to på en grundplade anbragte elek= tromekaniske filtre.

Opfindelsen angår et filterarrangement med mindst to på en grundplade anbragte elektromekaniske filtre, som hver omfatter parallelt med hinanden anbragte resonatorer, der navnlig er af bøjnings-svingningstypen, hvilke filtre er sammenføjede over et mekanisk kobleorgan og med de frie ender af holdeorganer, der er udformet som i neutrale områder af resonatoreme indgribende metalstiftar med meget ringe tykkelse, er forankret til et i fordybninger i grundpladen anbragt fylde- £0 materiale.

O

PO Til løsning af forskellige opgaver inden for filterteknikken anvendes ofte ^ mekaniske filtre på grund af de fordele med hensyn til elektriske egenskaber og ringe pladsbehov, som de i det for dem egnede frekvensområde har over for konven-tionelt opbyggede filtre med koncentrerede kobleelementer.

^ Ved opbygningen af mekaniske filterarrangementer foreligger i forbindelse

O

2 143530 hermed den opgave at fastholde de enkelte med hinanden koblede resonatorer i hvert filter således, at der opnås en stabil, mod ydre rystelser modstandsdygtig konstruktion, og at undgå at resonatorerne dampes for kraftigt af holdeindretningen, hvilket forringer svingningskvaliteten. Desuden kræves det, at kobleelementerne, som forbinder resonatorerne, er forbundet så spændingsfrit som muligt med resonatorerne, idet forbindelsen mellem resonatorerne og kobleelementerne allerede sker før opbygningen af filtersystemet på en bærende grundplade.

Sådanne filtre er kendt fra det schweiziske patentskrift 491.545. Ved disse filtre opnås den spændingsfri forbindelse mellem kobleelementerne og resonatorerne ved, at der i grundpladen findes i det mindste en notformet fordybning, hvori de stiftformede holdeorganer er forankret med deres frie ender ved hjælp af loddemasse eller støbemasse.

Hvis der findes flere mekaniske filtre inden for en koblingsenhed, er det på grund af de hyppigt optrædende fordringer om små dimensioner og bestemte elektriske værdier ofte nødvendigt at anbringe de enkelte filtre tæt ved hinanden på en grundplade.

Da en fuldkommen svingningsfri placering af holdeorganerne i de mekaniske svingeorganer kun vanskeligt lader sig gøre, kan en del af svingningsenergien fra et første filter herved over holdeorganeme og grundpladen nå frem til et andet filter og der føre til påvirkning af de ankommende eller afgående signaltegn.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at angive en økonomisk konstruktion af et filterarrangement med i det mindste to på en grundplade anbragte elektromekaniske filtre, ved hvilket de ovennævnte ønskede konstruktive egenskaber ved enkeltfiltrene opretholdes, samtidigt med at ulemperne ved den uønskede sammenkobling af filtrene undgås.

Med udgangspunkt i et filterarrangement af den indledningsvis nævnte art -løses denne opgave ifølge opfindelsen ved, at grundpladen i det mindste ved ét filter består af et plastmateriale, hvor der som fyldemateriale i fordybningerne er indstøbt en efter hærdning elastisk forblivende støbeharpiks med en større mekanisk dæmpningsfaktor end grundpladematerialet, og at de enkelte elektromekaniske filtre med de dertil hørende delområder af grundpladen er anbragt adskilt fra hinanden på en fælles bæreplade, navnlig en kredsløbsplade.

En både økonomisk, fremstillingsteknisk gunstig og med hensyn til svingning s dæmpning en særlig egnet materialekombination ved, at nævnte plastmateriale er glasfiberforstærket polycarbonat, og at nævnte støbeharpiks er tilvejebragt på basis af polyurethan- eller epoxyharpiks.

Ved anvendelse af plastmateriale til grundpladen opnås desuden den fordel, at tilførselstrådene til tilførsel eller aftagning af elektromagnetisk energi ikke nødvendigvis skal udføres som isolerede gennemføringer, som det ellers er sædvane.

143530 3

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til de på tegningen viste udførelseseksempler, idet fig. 1 delvis i længdesnit viser et filterarrangement med to på en grundplade anbragte mekaniske filtre, og fig. 2 et filterarrangement med to på en fælles kredsløbsplade med indbyrdes afstand anbragte mekaniske filtre.

I eksemplet i fig. 1 består det viste filterarrangement af to mekaniske filtre F1 og F2, som er anbragt på en af glasfiberforstærket polycarbonat bestående fælles grundplade 1. Hvert af filtrene F1 og F2 indeholder to mekaniske resonatorer 2 af bøjningssvingningstypen. Herved tjener den ene af de to mekaniske resonatorer 2 til omdannelse af elektriske svingninger til mekaniske svingninger, og den anden til omdannelse af de til denne resonator over to kobletråde 3 og 3' koblede mekaniske svingninger til elektriske svingninger, Disr-se kobletråde 3 og 3' er fortrinsvis anbragt 1 områder for store svingningsamplituder, i udførelseseksemplet nær ved resonatorenden. Resonatorerne 2 er udformet som cylindriske metalstave, som er forsynet med affladninger, hvis plan forløber parallelt med stavaksen. Disse affladninger er rettet parallelt med det af grundpladen 1 dannede plan.

Svingningsaktiveringen eller svingningsaftagningen sker med elek-trostriktivt materiale bestående plader 4, som er fastgjort på resonatorerne 2's affladninger,og som på den mod resonatoren vendende side er forsynet med ert metallisering, med hvilken der er forbundet en tynd tråd, som fører til en i grund* pladen 1 indstøbt tilføringstråd 5. En yderligere tilslutningstråd er forbundet med et holdeorgan 6 og fører til en som gennemføring i grundpladen 1 udformet tilslutningsstift 7. Ved påtrykning af en elektrisk vekselspænding mellem tilføringstråden 5 og tilslutningsstiften 7 for en af resonatorerne 2 aktiveres denne til frembringelse af bøjningssvingninger ved den såkaldte tværkontraktionsvirkning gennem de opstående udvidelser og sammentrækninger af den lille, af elektrostriktivt materiale bestående plade 4, når resonatorens bøjningsfrekvens i det mindste tilnærmelsesvis stemmer overens med frekvensen af den påtrykte vekselspænding. Denne bøjningsbevægelse overføres over kobletrådene 3 til nabo-resonatoren 2, som herved ligeledes udfører bøjningssvingninger. Som følge af disse bøjningssvingninger opstår der mellem den mod resonatoren vendende metallisering og resonatoren 2 på grund af den piezoelektriske virkning af den lille plade 4 en vekselspænding, som kan aftages mellem tilføringstråden 5’ og tilslutningsstiften 7'.

Til fastholdelse findes for hver resonator 2 to korte afbøjede metalstifter 6 med meget ringe tykkelse, hvilke stifter med deres ene ende er fastgjort i et svingningsknudepunkt for resonatoren 2 og med deres anden ende er 4 143530 forankret i et fyldemateriale 9, som er anbragt i en fordybning 8 i grundpladen 1. Ved udførelseseksemplet i fig. 1 er som fyldemateriale valgt en støbeharpiks på basis af epoxyharpiks, der under hærdning forbindes godt med resonatorernes holdeorganer 6 og med grundpladematerialet, og efter hærdning forbliver elastisk. Støbeharpiksmassen består i udførelseseksemplet af en epoxyharpiks på basis af A-bisphenol med en epoxyværdi på 0,55, methylhexahydrophtalsyreanhydrid, dimethyl-benzylamin og en af hexahydrophtalsyreanhydrid og rizinusolie fremstillet sur ester.

Den gode forbindelse mellem støbeharpiksen og grundpladen opnås fortrinsvis gennem den mikroskopisk ru overfladestruktur, som desuden har yderligere fordele som f.eks. en relativ høj mekanisk styrke, en god temperaturmodstandsdygtighed og tilfredsstillende forsinkelse.

Afgørende for valget af de i udførelseseksemplerne angivne materialer er kravet om en større mekanisk dæmpningsfaktor for fyIdematerialet. På grund af den højere mekaniske dæmpningsfaktor for støbeharpiksen dampes de mekaniske svingninger allerede holdeorganerne 6 så meget, at grundpladen 1 kun optager en lille del af svingningsenergien. Ved den efterfølgende dampning i grundpladen 1 og i fyldematerialet i den til nabofilteret hørende fordybning 8 bliver den til nabofilteret overførte rest af svingningsenergien fra det første filter så lille, at der i praksis kan ses bort fra den. Den herved opnåede udkobling gør det muligt at anbringe selv filtre med meget forskellig svingningsenergi, som f.eks. signal-modtagerfiltre og signalsendefiltre, tæt ved siden af hinanden på en fælles grundplade, uden at der optræder forstyrrende påvirkning af de ankommende signaltegn fra signalsendefilteret. Disse overvejelser gælder på analog måde også for sådanne indretninger, hvor der er anbragt flere end to delfiltre på en grundplade.

Ved det i fig. 2 viste filterarrangement er filtrene F1 og F2 i filterarrangementet i fig. 1 samt de dertil hørende delområder la og Ib af grundpladen 1 anbragt rumligt adskilt fra hinanden på en fælles kredsløbsplade 10.

De til de enkelte filtre hørende delområder la og lb af grundpladen 1 er fastlagt gennem det i fig. 1 angivne snit A-A1. Den rumlige adskilte anbringelse, ved hvilken de enkelte filtre F1 og F2 i fig. 2 desuden er forsynet med en afskærmningskappe 10, er især fordelagtig, når det kræves, at de elektriske koblinger mellem filtrene, som opstår ved det i fig. 1 viste arrangement med filtrene liggende tæt ved siden af hinanden, så vidt muligt skal undgås. Ved dette arrangement er det desuden muligt at holde længden af tilledningerne til filtrene tilstrækkeligt kort,.således at der selv for forskellige koblinger altid opnås et optimalt koblingsarrangement på den fælles kredsløbsplade.

Ved udførelseseksemplet i fig. 2 er fyldematerialet og grundplademateriale valgt i overensstemmelse med udførelseseksemplet i fig. 1. Herved opnås der en med udførelseseksemplet i fig. 1 analog svingningsdæmpningsmekanisme, ved hvilken den