JPS5830767B2 - filter chain - Google Patents

filter chain

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JPS5830767B2
JPS5830767B2 JP50042385A JP4238575A JPS5830767B2 JP S5830767 B2 JPS5830767 B2 JP S5830767B2 JP 50042385 A JP50042385 A JP 50042385A JP 4238575 A JP4238575 A JP 4238575A JP S5830767 B2 JPS5830767 B2 JP S5830767B2
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JP
Japan
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filter
coupling coefficient
frequency
frequencies
shows
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Application number
JP50042385A
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Japanese (ja)
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JPS50138754A (en
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アドリアナス ベゼマー ジヤン
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Nederlanden Staat
Original Assignee
Nederlanden Staat
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/542Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material including passive elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水晶またはその測高品位圧電材により作ら
れ、厚み滑り振動モードにより振動する多数のフィルタ
・ユニットからなり、これらのユニットが互いに電気的
lこ結合されかつ各ユニットが2つの主として音響的に
結合された共振子をそなえた周波数帯を通過させるフィ
ルタ・ナエーンに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention consists of a number of filter units made of quartz crystal or its height measurement quality piezoelectric material and vibrating in a thickness shear vibration mode, these units being electrically coupled to each other and The invention relates to a filter system in which each unit passes a frequency band comprising two primarily acoustically coupled resonators.

このようなフィルタ・ナエーンは特願昭50−2043
6号に記載されている。
This kind of filter/naene is available in a patent application filed in 1984-2043.
It is stated in No. 6.

電気通信技術の発展により搬送電流周波数はますます高
くなる傾向にあるので、これら高周波数から狭周波数帯
をフィルタするために、きわめて小さい相対帯域幅のフ
ィルタが必要となった。
As the development of telecommunication technology has led to higher and higher carrier current frequencies, filters with very small relative bandwidths have become necessary to filter narrow frequency bands from these high frequencies.

2つの音響結合共振子から成るフィルタでは、Q係数が
大きいので、狭通過帝域は小音響結合によってのみ実現
される。
In a filter consisting of two acoustically coupled resonators, the Q factor is large, so a narrow pass band can only be achieved by small acoustic coupling.

しかし、このようなフィルタ・ユニットの欠点として、
高通過帯域減衰と信号レベルの高感度とがある。
However, the disadvantage of such filter units is that
There is high passband attenuation and high sensitivity to signal levels.

その上、これらフィルタ・ユニットの製造と再生産とが
困難かつ高価である。
Additionally, these filter units are difficult and expensive to manufacture and reproduce.

さらに、欠点として、このようなフィルタが製造された
後の帯域幅を外部から調整することができないか、また
はきわめてむずかしい方法によってのみなしうる。
Furthermore, a disadvantage is that the bandwidth after such a filter has been manufactured cannot be adjusted externally, or can only be done by very difficult methods.

本発明は別の処理方法により上記問題を解決するもので
あり、すなわち、フィルタ・ナエーンに、1つまたはそ
れ以上のフィルタ・セットを有し、これらフィルタ・セ
ット各々は少なくとも1つの等共振周波数を持つ2つの
電気結合フィルタ・ユニットを有し、−フィルタ・セッ
ト内の音響結合係数を電気結合係数よりもきわめて大き
く設定して問題点を解決した。
The present invention solves the above problem by an alternative processing method, namely, the filter system includes one or more filter sets, each of which has at least one equal resonant frequency. The problem was solved by having two electrically coupled filter units with - the acoustic coupling coefficient in the filter set being set much larger than the electrical coupling coefficient.

この実施例は3つの結合を持つ4同調回路を有し、上記
結合のうち2つは高結合係数を、1つは可調節低結合係
数を有する。
This embodiment has a four-tuned circuit with three couplings, two of which have high coupling coefficients and one with an adjustable low coupling coefficient.

4つの共振周波数のうち2つは所望通過帯域内にあり、
他の2つはこの通過帯域外(こある。
two of the four resonant frequencies are within the desired passband;
The other two are outside this passband.

フィルタ・セット内において、これらフィルタ・ユニッ
トのうち一方のユニットの対称共振周波数はなるべく、
他方のフィルタ・ユニットの反対称共振周波数と等しい
かまたはほとんど等しい。
Within a filter set, the symmetrical resonant frequency of one of these filter units is preferably
equal or nearly equal to the antisymmetric resonant frequency of the other filter unit.

これら音管結合係数はきわめて大きくしなければならな
いが、必ずしも互いに等しくない。
These sound tube coupling coefficients must be extremely large, but are not necessarily equal to each other.

つぎに、本発明を図面について説明する。Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

フィルタ・ナエーンを構成するのに、きわめて強力な音
響結合を介在させた2つの共振子を有する標準デュアル
(双極型振動子)を使用する。
A standard dual (dipole oscillator) with two resonators with a very strong acoustic coupling is used to construct the filter nano.

第2に重要なことは、結合係数の絶対値である。The second important thing is the absolute value of the coupling coefficient.

これら標準デュアルの対称または反対称共振周波数はい
ずれも等しい。
The symmetric or anti-symmetric resonant frequencies of these standard duals are the same.

これについて以下さらに説明する。This will be further explained below.

強力な音響結合は、(1)きわめて薄い電極、(2)音
響結合軸線方向の電極の寸法(第1図のle)が小さい
こと、および(3)共振子間の空間がきわめて小さいこ
と(第1図のd)によって得られる。
Strong acoustic coupling is achieved by (1) extremely thin electrodes, (2) small dimensions of the electrodes along the acoustic coupling axis (le in Figure 1), and (3) extremely small spaces between the resonators (Fig. 1). Obtained by d) in Figure 1.

一定共振周波数を有するデュアルは単極型水晶振動子と
同じ方法で作られる。
A dual with constant resonant frequency is made in the same way as a unipolar crystal.

従って、これら標準デュアルは容易に製造でき、それら
の特性は正しく再生できる。
These standard duals are therefore easy to manufacture and their properties can be reproduced correctly.

上記特許願において記載したように、1つのデュアルの
2つの共振周波数はで表わされる。
As stated in the above patent application, the two resonant frequencies of one dual are represented by .

同様に、第2図から、音響結合係数として1 Ka二□が得られる。Similarly, from Figure 2, the acoustic coupling coefficient is 1 Ka2□ is obtained.

結合係数がきわめて犬I2 きい場合、2つの共振周波数はかなり異なる。The coupling coefficient is extremely dog I2 In this case, the two resonant frequencies are significantly different.

このようなデュアルの周波数減衰特性を第3図に示す。FIG. 3 shows the frequency attenuation characteristics of such a dual.

第4図は、結合コンデンサC23によってタンデム状に
接続された2つの標準デュアルを示す。
FIG. 4 shows two standard duals connected in tandem by a coupling capacitor C23.

本明細書では、このような回路をフィルタ・セットと呼
ぶ。
In this specification, such a circuit is referred to as a filter set.

1つのフィルタ・セットに4つの共振周波数を有する。One filter set has four resonant frequencies.

第5図はフィルタ・セットの周波数減衰特性を示し、対
称および反対称共振はほとんど等しく、各々対をなす(
frlとff3.ff2とff4)。
Figure 5 shows the frequency attenuation characteristics of the filter set, where the symmetric and anti-symmetric resonances are almost equal and each form a pair (
frl and ff3. ff2 and ff4).

周波数frlとff3問および周波数fr2とfr+間
の差はコンデンサC23の値により定まる。
The difference between frequencies frl and ff3 and between frequencies fr2 and fr+ is determined by the value of capacitor C23.

2つのフィルによってほぼ表わされる。It is approximately represented by two fills.

第6図において、電気結合係数と音響結合係数間の比は
周波数にたいし描かれ、4つの共振周波数はパラメータ
である。
In FIG. 6, the ratio between the electrical coupling coefficient and the acoustic coupling coefficient is plotted against frequency, and the four resonant frequencies are parameters.

この比X=xeはほぼKa が電気結合係数よりもかなり大きく、従って−が大きい
場合、frlとfrsもff2とffも互いに近■ つく。
This ratio X=xe is approximately such that Ka is much larger than the electrical coupling coefficient, and therefore, when - is large, both frl and frs and ff2 and ff become close to each other.

コンデンサC23の値、従って−の値が変化すると、こ
れらの距離を変化させる。
Changing the value of capacitor C23, and therefore the value of -, changes these distances.

周知の如く、電気結合係数は周囲の温度の変化によって
常に影響を受ける。
As is well known, the electrical coupling coefficient is constantly affected by changes in ambient temperature.

電気結合係数(Ke)の変化の結果として、電気結合係
数(Ke)と音響結合係数(Ka)との比X−Keは変
化するが、第6図かKa られかるようにXの変化は周波数fr3の変化を生せし
める。
As a result of the change in the electrical coupling coefficient (Ke), the ratio of the electrical coupling coefficient (Ke) to the acoustic coupling coefficient (Ka), X-Ke, changes, but as shown in Figure 6, the change in X depends on the frequency. This causes a change in fr3.

然しなから、土≧4の場合には、第6図に示すようにX
の変化(従って7の変化)は周波数fr3にごく僅かの
変化をもたらすにすぎない。
However, in the case of Sat≧4, as shown in Figure 6,
A change in (and thus a change in 7) results in only a small change in frequency fr3.

この理由から、周波数fr1およびff3によって形成
されるフィルタ通過帯域の安定性の条件は上≧4である
べきであり、換言すれば音響結合係数は電気結合係数の
少なくとも4倍であるべきである。
For this reason, the condition for the stability of the filter passband formed by frequencies fr1 and ff3 should be above ≧4, in other words the acoustic coupling coefficient should be at least 4 times the electrical coupling coefficient.

上記回路から、周波数fr1とff3がフィルタの通過
帯域内にあり、周波数fr2とff4がフィルタの通過
帯域外にある、第5図に示す特性をもつフィルタを構成
することができる。
From the circuit described above, it is possible to construct a filter having the characteristics shown in FIG. 5, in which frequencies fr1 and ff3 are within the passband of the filter, and frequencies fr2 and ff4 are outside the passband of the filter.

第5図に示すように、フィルタの通過帯域内にある周波
数(frlおよびfrs)とフィルタの通過帯域外にあ
る周波数(ff2および、fr+ )との間の距離は非
常に大きいので、後者の周波数(ff2およびff4)
はフィルタ通過帯域に影響を及ぼすことがなく、従って
フィルタ帯域にとって無視しうる。
As shown in Figure 5, the distance between the frequencies within the filter's passband (frl and frs) and the frequencies outside the filter's passband (ff2 and fr+) is very large, so the latter frequency (ff2 and ff4)
has no effect on the filter passband and is therefore negligible for the filter band.

このことは周波数fr1とfrsとの距離(通過帯域内
周波数fr1およびff3と通過帯域外周波数f2およ
びf4との間の距離に比べて非常に小さい)の絶対値に
かかわりなくいえる。
This is true regardless of the absolute value of the distance between the frequencies fr1 and frs (which is very small compared to the distance between the in-pass band frequencies fr1 and ff3 and the out-of-pass band frequencies f2 and f4).

同様な方法で、2つのデュアルを結合し、一方のデュア
ルの対称共振周波数を他方の反対称共振周波数と等しく
した、フィルタを構成できる。
In a similar manner, a filter can be constructed in which two duals are coupled and the symmetrical resonant frequency of one dual is equal to the anti-symmetrical resonant frequency of the other.

そこで第1図で表わすような周波数減衰特性が得られる
Therefore, a frequency attenuation characteristic as shown in FIG. 1 is obtained.

コンデンサC23の値を変えて周波数fr2とff3間
の差を変化できるので、フィルタ・セットの帯域幅を外
部から調整できる。
Since the value of capacitor C23 can be changed to change the difference between frequencies fr2 and ff3, the bandwidth of the filter set can be adjusted externally.

第8図から推定されるように、このフィルタ・セットは
極狭通過帯域を有する。
As deduced from FIG. 8, this filter set has a very narrow passband.

エツジしゅん度を向上するため、数個のフィルタ・セッ
トをタンデム状(こ接続しうる(第9図)。
To improve edge robustness, several filter sets can be connected in tandem (FIG. 9).

上記特許願による発明に到達することを考慮して、今述
べた目的のため、自己インダクタンスを結合インピーダ
ンスとして選択する。
In view of arriving at the invention according to the above-mentioned patent application, self-inductance is chosen as the coupling impedance for the purpose just mentioned.

第10図はタンデム状に接続した3つのフィルタ・セッ
トの周波数減衰特性を示す。
FIG. 10 shows the frequency attenuation characteristics of three filter sets connected in tandem.

このフィルタは2次共振がなく、リプルは0.3dBよ
りも小さいO つぎに本発明の一実施態様をあげる。
This filter has no secondary resonance, and the ripple is less than 0.3 dB. Next, an embodiment of the present invention will be described.

特許請求の範囲記載のフィルタ・チェーンにおいて、フ
ィルタ・セット内において一方のフィルタ・ユニットの
対称共振周波数は、他方のフィルタ・ユニットの反対称
共振周波数と等しいかまたはほとんど等しいことを特長
とするフィルタ・チェーン。
A filter chain as claimed in the claims, characterized in that the symmetrical resonant frequency of one filter unit in the filter set is equal or almost equal to the anti-symmetrical resonant frequency of the other filter unit. chain.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はフィルタ・ユニットを形成すると共に2対の共
振子をそなえた単体構造、第2図は第1図によるフィル
タ・ユニットないしデュアルの等価回路、第3図はデュ
アルの周波数減衰特性、第4図は容量性結合インピーダ
ンスを有する第1図による2つの等しいデュアルから成
るフィルタ・セット、第5図は4つの共振周波数fr1
y fr2 ’fr3+fr4を有する第4図による
回路の周波数減衰特性、第6図は周波数と、音響結合係
数と電気結合係数との比との関係を示すグラフ図、第7
図は一方のデュアルの対称共振周波数を他方の反対称共
振周波数とほとんど等しくした、第4図による回路の周
波数減衰特性、第8図は実フィルタ・セットの周波数減
衰特性、第9図は第4図によるフィルタ・セットから戊
るフィルタ・チェーン、第10図は本発明によるフィル
タ・チェーンの周波数減衰特性を各々示す。 図において、Cはコンデンサ、frは周波数である。
Figure 1 shows a single structure that forms a filter unit and has two pairs of resonators, Figure 2 shows the equivalent circuit of the filter unit or dual according to Figure 1, and Figure 3 shows the frequency attenuation characteristics of the dual. Figure 4 shows a filter set consisting of two equal duals according to Figure 1 with capacitively coupled impedance, Figure 5 shows four resonant frequencies fr1.
y fr2 'fr3+fr4; FIG. 6 is a graph showing the relationship between frequency and the ratio of acoustic coupling coefficient to electrical coupling coefficient; FIG.
The figure shows the frequency attenuation characteristic of the circuit according to figure 4, where the symmetrical resonance frequency of one dual is almost equal to the antisymmetrical resonance frequency of the other, figure 8 shows the frequency attenuation characteristic of the actual filter set, and figure 9 shows the frequency attenuation characteristic of the circuit according to figure 4. FIG. 10 shows the frequency attenuation characteristics of the filter chains according to the invention, respectively, taken from the filter set according to the figure. In the figure, C is a capacitor and fr is a frequency.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 所定の周波数帯内の周波数を通過させる帯域フィル
タナエーンにおいて、■つまたはそれ以上のフィルタ・
セットを有し、これらフィルタ・セット各々は厚み滑り
振動モードにより振動する高品位圧電材で作られた2つ
の電気的に結合されたフィルタユニットからなり、また
該フィルタユニットは各々が2つの音響的に結合された
共振子をそなえ、さらに各々のフィルタユニットは少り
トも1つの共通固有共振周波数をもち、lセットのフィ
ルタユニット内の音響結合係数が該セットのフィルタユ
ニット間における電気結合係数の少なくとも4倍である
ことを特徴とするフィルタ・ナエーン。
1 In a bandpass filter that passes frequencies within a predetermined frequency band, one or more filters
each of these filter sets consists of two electrically coupled filter units made of high grade piezoelectric material vibrating in a thickness-shear vibration mode, and each filter unit has two acoustic each filter unit has at least one common natural resonant frequency, and the acoustic coupling coefficient within the filter units of the set is equal to the electrical coupling coefficient between the filter units of the set. A filter naehn characterized in that it is at least 4 times as large.
JP50042385A 1974-04-11 1975-04-09 filter chain Expired JPS5830767B2 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
NLAANVRAGE7405011,A NL174791C (en) 1974-04-11 1974-04-11 PIEZO ELECTRIC FILTER WITH A VERY NARROW BAND.

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JPS50138754A JPS50138754A (en) 1975-11-05
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DE (1) DE2514403C2 (en)
FR (1) FR2275068A1 (en)
GB (1) GB1499774A (en)
NL (1) NL174791C (en)
SE (1) SE408513B (en)

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FR2275068A1 (en) 1976-01-09
SE408513B (en) 1979-06-11
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NL174791B (en) 1984-03-01
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