PL27212B1 - Filtr elektryczny. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy filtrów elektrycznych, a zwlaszcza filtrów, posia¬ dajacych jako opornosci urojone elek¬ trycznie napedzane mechaniczne urzadze¬ nia drgajace.Celem wynalazku jest rozszerzenie za¬ kresu czestotliwosci, zmniejszeniu kosztu oraz zmniejszenie liczby elementów drga¬ jacych w konstrukcji takich filtrów.Znana jest rzecza, ze filtr kratowy po¬ siada te zalete, ze umozliwia otrzymanie kazdej potrzebnej charakterystyki przepu¬ szczania. Zalecie tej jednak towarzysza wady koniecznosci stosowania stosunkowo duzej liczby elementów opornosci pozor¬ nych i wysokiego stopnia zrównowazenia pomiedzy tymi opornosciami róznych ga¬ lezi. Gdy mechaniczne urzadzenia drgaja¬ ce, np. krysztaly piezoelektryczne lub u- rzadzenia elektromagnetyczne, sa wlaczo¬ ne do obwodu filtru dzieki ich zaletom ma¬ lego rozproszenia energii, to ze wzgledu na koszt produkcji i wyregulowania tych przyrzadów jest pozadane, aby liczba ich byla zmniejszona do minimum.Wedlug jednej postaci niniejszego wy¬ nalazku wymagana liczba elementów drgajacych jest zmniejszona przez wla¬ czenie pojedynczego elementu z kazda pa¬ ra galezi symetrycznego filtru kratowego w taki sposób, ze kazdy element drgajacy oddzialywa równomiernie na opornosci po¬ zorne kazdej z dwóch galezi, w która jest wlaczony. Dzialanie elektromechaniczne moze byc elektrostatyczne albo elektroma¬ gnetyczne, przy czym pierwsze zachodzi wprzypadku uzycia krysztalów piezoelek¬ trycznych jako mechanicznych elementów drgajacych, dcugip zas t— przy wlaczeniu ? rezonatorów rAet^lowycL Nastepnie w filtrach wedlug wynalazku zastosowane sa krysztaly piezoelektrycz¬ ne, przystosowane do drgania poprzeczne¬ go, dzieki czemu zakres czestotliwosci zwieksza sie znacznie. W tym celu moga byc uzyte krysztaly, wyciete w postaci preta lub kamertonu, przy czym najlepiej jest podtrzymywac je w punktach wezlo¬ wych lub w ich poblizu* Istota wynalazku moze byc latwiej wy¬ jasniona w dalszym ciagu opisu na pod¬ stawie zalaczonego rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie filtr wedlug wynalazku, posiadajacy krysztaly piezo¬ elektryczne jako opornosci pozorne elektro¬ mechaniczne, fig. 2 — jedna z postaci pie¬ zoelektrycznego wibratora krysztalowego wedlug wynalazku, fig. 3 — obwód, rów¬ nowazny elektrycznie urzadzeniu wedlug fig. 2, fig. 4 — wibrator magnetostrykcyj- ny wedlug wynalazku, fig. 5 przedstawia obwód równowazny urzadzeniu wedlug fig. 4, fig. 6 zas — odpowiednie krzywe, przed¬ stawiajace zaleznosc opornosci pozornej od czestotliwosci, fig. 7 przedstawia sche¬ matyczny uklad filtru wedlug wynalazku z wibratorami magnetostrykcyjnymi, fig. 8 i 9 — charakterystyki filtru wedlug fig. 7, fig. 10 — element krysztalu piezoelek¬ trycznego, wyciety w postaci preta i drga¬ jacy poprzecznie, fig. 11 — widok z boku krysztalu wedlug fig. 10, uwidoczniajacy, w jaki sposób krysztal moze byc podtrzy¬ mywany przez zaciski, uzyte dla otrzyma¬ nia kontaktu elektrycznego z poszczególny¬ mi elektrodami, fig. 12 — element kryszta¬ lu piezoelektrycznego, wyciety w postaci kamertonu z odpowiednimi elektrodami i narzadami zaciskowymi, fig. 13 — przekrój elementu krysztalu wedlug fig. 12 wzdluz linii 4 — 4, fig. 14 przedstawia, w jaki spo¬ sób elektrody elementu wedlug fig. 10 i 12 moga byc polaczone ze soba, aby krysztal drgal poprzecznie, fig. 15 przedstawia spo¬ sób, w jaki cztery elementy wedlug fig. 10 lub 12 moga byc rozmieszczone w gale¬ ziach filtru kratowego, fig. 16 przedstawia wykres danych, potrzebnych przy projekto¬ waniu takich filtrów, i wreszcie fig. 17 przedstawia schematycznie filtr kratowy, w którym dwa elementy piezoelektryczne zastepuja cztery takie elementy.Fig. 1 przedstawia filtr typu kratowego o krysztalach piezoelektrycznych, posiada¬ jacy dwa krysztaly piezoelektryczne 10 i 11, które dzialaja jako mechaniczne ele¬ menty drgajace i które sa sprzezone z elektryczna czescia ukladu tak, iz kazdy krysztal jest wlaczony do dwóch podobnie rozmieszczonych galezi filtru. W ten spo¬ sób krysztal 10 jest wlaczony do kazdej z dwóch galezi równoleglych, a krysztal 11 — do kazdej z krzyzujacych sie galezi.Zaciski wejsciowe filtru sa oznaczone cy¬ frami 1 i 2, a zaciski wyjsciowe cyframi 3 i 4.Krysztaly moga miec postac prostokat¬ nych plytek, cietych tak, aby plaszczyzna prostokata byla prostopadla do elektrycz¬ nej osi krysztalu oraz aby dluzszy bok prostokata byl równolegly do mechanicz¬ nej osi krysztalu, która jest prostopadla zarówno do jego osi elektrycznej jak i optycznej. Krysztaly ciete w ten sposób i zaopatrzone w elektrody, umieszczone w plaszczyznie prostokata, drgaja podluznie na skutek pobudzenia elektrycznego, a gdy sa obliczone na rezonans w stosunkowo niskim zakresie czestotliwosci, uzywanym w telefonii nosnej, posiadaja wymiary od¬ powiednie do mechanicznego montazu. In¬ ne znane rodzaje ciecia krysztalu moga byc równiez stosowane, w pewnych okoliczno¬ sciach moga byc one nawet korzystniejsze.W filtrze, przedstawionym na fig. 1, krysz¬ taly maja ksztalt prostopadloscianów, lecz dla lepszej przejrzystosci przedstawione sa w rzucie bocznym. — 2 —Krysztal 10 jest zaopatrzony na prze¬ ciwleglych bokach w dwie pary elektrod 12, 12' i 13, 13', przy czym elektrody 12 i 12' znajduja sie naprzeciwko siebie w gór¬ nej polowie krysztalu, a elektrody 13 i 13' sa umieszczone podobnie w dolnej polowie krysztalu. Elektrody te moga byc wykona¬ ne ze srebra, nalozonego wprost na krysz¬ tal, lub moga byc wykonane przez calko¬ wite posrebrzenie obu powierzchni i usu¬ niecie nastepnie waskiego pasemka srebr¬ nej warstwy wzdluz linii srodkowej kazdej scianki. Na ogól pozadane jest równiez u- sunac waskie pasemka srebrnej warstwy dokola brzegu krysztalu. Krysztal 11 jest tak samo zaopatrzony w dwie odpowiednie pary elektrod 14, 14' i 15, 15'. Elektrody 12, 12' krysztalu 10 sa przylaczone odpo¬ wiednio do zacisków 1 i 3, a. elektrody 13 i 13' do zacisków 4 i 2. Elektrody 14 i 14' krysztalu 11 sa przylaczone odpowiednio do zacisków / i 4, a elektrody 15 i 15' do zacisków 3 i 2. Fig. 2 przedstawia ksztalt krysztalu 10 w widoku perspektywicznym, uklad elektrod oraz ich polaczenia z za¬ ciskami filtru.Gdy kazdy krysztal dziala jako jed¬ nostkowy ustrój drgajacy, to jego zacho¬ wanie sie w obwodzie filtru mozna latwiej zbadac, traktujac kazdy krysztal jako równowazny dwóm krysztalom, otrzyma¬ nym przez podzial pojedynczego krysztalu wzdluz szczeliny pomiedzy przyleglymi e- lektrodami. W ten sposób otrzymuje sie dwa podobne krysztaly galezi równoleglych i dwa podobne krysztaly galezi krzyzuja¬ cych sie. W przypadku czterech oddziel¬ nych krysztalów nie ma potrzeby zwraca¬ nia uwagi na sposób polaczenia miedzy so¬ ba elektrod i zacisków filtru, gdy jednak sa one ulozone parami wedlug wynalazku, tworzac ustroje jednostkowe, to trzeba za¬ pewnic, aby napiecia wzbudzajace, przylo¬ zone do kazdej polówki, byly wzgledem siebie w takim stosunku, aby obydwie po¬ lówki drgaly jednoczesnie w tym samym kierunku. W przeciwnym przypadku drga¬ nie kazdej polówki bedzie dazyc do prze¬ ciwdzialania drganiu drugiej polówki, tak iz nastapi zgiecie wzdluz osi podluznej. W ukladzie polaczen wedlug fig. 1 otrzymuje sie prawidlowe wzajemne kierunki napiec wzbudzajacych, dzieki czemu obie polowy krysztalu drgaja zgodnie. Nalezy zazna¬ czyc, ze w przypadku krysztalu 10 dolne elektrody 13 i 13' sa przylaczone do zacis¬ ków wejsciowych i wyjsciowych w sposób odwrotny niz elektrody 12 i 12', przy czym podobne odwrócenie istnieje w polacze¬ niach elektrod krysztalu 11.Elektryczny uklad równowazny krysz¬ talu 10 jest przedstawiony na fig. 3. Uklad ten posiada dwie podobne galezie, z któ¬ rych kazda sklada sie z dwóch pojedyn¬ czych obwodów rezonansowych, zboczniko- wanych pojemnoscia, przy czym jedna ga¬ laz jest wlaczona pomiedzy zaciskami 1 i 3, a druga — pomiedzy zaciskami 3 i 4.Obie galezie w równowaznym ukladzie e- lektrycznym sa wolne od wzajemnego sprzezenia, aczkolwiek w obecnym urzadze¬ niu rezonator mechaniczny jest wspólny.Wartosci indukcyjnosci i pojemnosci, wystepujace w ukladzie, moga byc okreslo¬ ne z rozmiarów krysztalu przez wyznacze¬ nie najpierw elektrycznego ukladu równo¬ waznego calego krysztalu, w zalozeniu, ze obydwie elektrody na kazdej powierzchni sa polaczone ze soba, tworzac pojedyncze elektrody, pokrywajace oala powierzchnie.Opornosc pozorna w kazdej polowie krysz¬ talu bedzie wtedy dwa razy wieksza niz calego krysztalu. Na fig. 3 kazda galaz posiada obwód rezonansowy, zawierajacy C indukcyjnosc 2LX i pojemnosc — oraz po- C jemnosc bocznikujaca — . Wielkosci te Li posiadaja nastepujace wartosci, wyrazone rozmiarami krysztalu: — 3 —b C± = 0,161 bl JO'1* p 2 h ' Co 20, Ib 10'1* - T= h F' gdzie I, b i h oznaczaja odpowiednio dlu¬ gosc, szerokosc i grubosc krysztalu w cen¬ tymetrach, zas indukcyjnosc i pojemnosc wyrazone sa w henrach i faradach.Przy laczeniu dwóch par podobnych krysztalów piezoelektrycznych w filtr kra¬ towy, aby otrzymac pojedyncze pasmo przepuszczania powinien byc spelniony wa¬ runek, aby opornosci pozorne równolegle i krzyzujace sie krysztalów posiadaly nie¬ jednakowe charakterystyki czestotliwosci i tak byly dobrane wzgledem siebie, zeby rezonans galezi równoleglych wspóldzia¬ lal z antyrezonansem galezi krzyzujacych sie i odwrotnie. Równania (1) pozwalaja na wyznaczenie rozmiarów krysztalów, aby uczynic zadosc temu warunkowi.Fig. 1 przedstawia cztery indukcyjnosci szeregowe o wartosci x/2 L0, wlaczone do linii na zewnatrz ukladu kratowego w celu otrzymania szerokiego pasma bez szkody dla ostrosci selektywnosci.Inny rodzaj opornosci pozornej elek¬ tromechanicznej, nadajacy sie do filtru, jest przedstawiony na fig. 4. W urzadzeniu tym elementem drgajacym jest rurka 16 z materialu o wlasnosciach magnetostryk- cyjnych, podtrzymywana posrodku zacis¬ kami 17 i 17' i zaopatrzona w uzwojenia wzbudzajace 18 i 19 dla pradów zmiennych.Jak widac z rysunku, kazde z tych uzwo¬ jen pokrywa rurke na calej dlugosci, lecz moze zajmowac równiez tylko polowe rur¬ ki. Drgania rurki 16 sa wzbudzane silami magnetostrykcyjnymi na skutek pradu w uzwojeniach, aby zas sily te mialy te sama czestotliwosc, co i prady wzbudzajace, jest rzecza konieczna, by rurka byla spolaryzo¬ wana magnetycznie jednokierunkowym po¬ lem magnetycznym. W tym celu stosuje sie elektromagnes polaryzujacy 21, którego bieguny sa umieszczone w poblizu konców elementu drgajacego, tworzac zamkniety obwód magnetyczny. Pomiedzy koncami rurki 16 i magnesem polaryzujacym 21 moga byc pozostawione male szczeliny po¬ wietrzne, pozwalajace na swobodne drga¬ nia. Uzwojenie magnesujace 22, zasilane z baterii 23 lub innego zródla, pradu stalego i regulowane opornikiem 24, wytwarza po¬ laryzujace pole magnetyczne. Aby uniknac pradów wirowych, powstajacych pod dzia¬ laniem pradów wzbudzajacych, pozadane jest, aby rurka 16 byla przecieta podluznie, np. szczelina 20 na fig. 4.Opornosc pozorna elementu drgajacego, mierzona na zaciskach jednego z uzwojen wzbudzajacych, odpowiada opornosci po¬ zornej ukladu elektrycznego wedlug fig. 5, zawierajacego indukcyjnosc L0, zboczniko- wana szeregowa galezia rezonansowa LXCX. Indukcyjnosc L0 jest indukcyjnoscia uzwojenia wzbudzajacego, gdy nie ma dzialania magnetostrykcyjnego lub gdy rurka 16 jest wszedzie zamocowana tak, iz nie moze drgac. Indukcyjnosc Lx i pojem¬ nosc C1 posiadaja wartosci, zalezne od roz¬ miarów i mechanicznych wlasnosci rurki 16 i od wspólczynnika sily magnetostryk- cyjnej. Wyrazenia tych wartosci w po¬ szczególnych przypadkach sa podane przez Butterworth'a w sprawozdaniach Procee- dings of the Physical Society z dnia 1 mar¬ ca 1931 r. str. 166. Nalezy zaznaczyc, ze rezonans elementów L± i C1 odpowiada pierwszej mechanicznej czestotliwosci re¬ zonansowej podluznych drgan rurki.Charakterystyke zaleznosci opornosci urojonej od czestotliwosci podaje krzywa 25 na fig. 6. Krzywa ta posiada dwie kry¬ tyczne czestotliwosci, a mianowicie jedna czestotliwosc f0, przy której jest antyrezo- nans, i wieksza czestotliwosc flf odpowia- — 4 —dajaca rezonansowi Z^ i Clf to znaczy me¬ chanicznemu rezonansowi wibratora. Dzie¬ ki stosunkowo malemu stopniowi sprzeze¬ nia elektromechanicznego na skutek zja¬ wiska magnetostrykcyjnego czestotliwosci /0 i f1 sa bardzo bliskie siebie, co ogranicza uzycie takiego urzadzenia do filtrów o bardzo waskim pasmie. Zwiekszenie odste¬ pu czestotliwosci krytycznych mozna otrzy¬ mac przez dodanie pojemnosci w szereg z uzwojeniem wzbudzajacym, wówczas cha¬ rakterystyka opornosci urojonej wyrazi sie krzywa 26 na fig. 6. W ten sposób zostaje wprowadzona nowa czestotliwosc rezonan¬ sowa f2 ponizej /0, a wyzszy rezonans zo¬ staje przesuniety od f1 do /3. Odleglosc pomiedzy czestotliwosciami f2 i /3 wzgle¬ dem czestotliwosci antyrezonansowej /0 moze byc regulowana przez zmiane war¬ tosci pojemnosci szeregowej.Fig, 7 przedstawia zastosowanie wibra¬ torów magnetostrykcyjnych opisanego wy¬ zej typu w filtrze szerokopasmowym we¬ dlug wynalazku. Sposród dwóch elemen¬ tów drgajacych 27 i 28 element 27 posiada dwa równe uzwojenia wzbudzajace Wa i Wa\ wlaczone odpowiednio do galezi rów¬ noleglych filtru, a element 28 posiada rów¬ ne uzwojenia Wb i Wb wlaczone do krzy¬ zujacych sie galezi. W szereg z uzwojenia¬ mi Wa i Wa' sa wlaczone pojemnosci Ca i Ca\ przy czym odpowiednia para rów¬ nych pojemnosci Cb i Cb jest wlaczona do krzyzujacych sie galezi. Elementy drgaja¬ ce sa przedstawione tylko schematycznie bez elektromagnesów polaryzujacych i ich obwodów.Uzwojenia Wa i Wa\ jak równiez Wb i Wb' tak sa polaczone, ze prady w nich plynace normalnie dodaja sie do siebie, wzbudzajac drgania mechaniczne. Uzwoje¬ nia te sa wlaczone w szereg z obwodem od zacisku filtru 1 poprzez pojemnosc Ca i uzwojenia Wa do zacisku 3, a nastepnie poprzez obciazenie filtru do zacisku 4, uzwojenia Wa' i pojemnosc Ca* do zacisku 2. Dzieki równosci obu uzwojen na kazdym z wibratorów do obu galezi równoleglych ukladu jak równiez do obu galezi krzyzu¬ jacych sie wprowadza sie równe opornosci pozorne, Aby otrzymac pojedyncze pasmo prze¬ puszczania jest rzecza konieczna, aby opor¬ nosci pozorne krzyzujace sie mialy charak¬ terystyki czestotliwosci odmienne, niz cha¬ rakterystyki opornosci pozornych równo¬ leglych, lecz bedace z nimi w takim sto- sunku, zeby nastapilo wspólistnienie cze¬ stotliwosci rezonansowych, W zakresie cze¬ stotliwosci pasma przepuszczanego czesto* tliwosci antyrezonansowe galezi równo¬ leglych powinny wspólistniec z czestotli¬ wosciami rezonansowymi galezi krzyzuja¬ cych sie i odwrotnie; natomiast w zakresach tlumienia wspólistnienie powinno miec po¬ miedzy krytycznymi czestotliwosciami ten sam charakter. Dwa przyklady mozliwych rozkladów czestotliwosci krytycznych w filtrach typu wedlug fig. 7 sa przedstawio¬ ne na fig. 8 i 9, Na fig. 8 krzywa 27, wykre¬ slona linia ciagla, odpowiada opornosciom pozornym galezi równoleglych, a krzywa kropkowana 28 odpowiada opornosciom pozornym galezi krzyzujacych sie. W tym przypadku pasmo przepuszczane przebiega od najnizszej czestotliwosci krytycznej fa do najwyzszej fb. Na fig. 9 krzywe 29 i 30, które odpowiadaja opornosciom pozornym równoleglych i krzyzujacych sie galezi, wykazuja wspólistnienie dwóch rezonan¬ sów przy czestotliwosci fe i wspólistnienie rezonansu i antyrezonansu przy czestotli¬ wosci f . Wstega w tym przypadku zajmu¬ je przestrzen od najnizszej czestotliwosci krytycznej fc do trzeciej czestotliwosci krytycznej fd, przy czym czestotliwosc fs znajduje sie poza pasmem. Na obu figurach rozmieszczenie pasma jest wskazane zacie- niowana powierzchnia poziomów.Element krysztalu piezoelektrycznego, przedstawiony na fig. 10, stanowi prosto¬ padloscian 61, który posiada pare elektrod — 5 —62 i 63, polaczonych z glówna scianka, oraz druga pare elektrod 64, 65, polaczonych z przeciwlegla scianka. Gdy taki pret jest poddany drganiom zginajacym (w odróz¬ nieniu od drgan podluznych), objasnionym dalej, to bedzie on drgac dokola linii we¬ zlowych 66 i 67, znajdujacych sie w przy¬ blizeniu w odleglosci 0,224 dlugosci preta od jego konców. Aby tlumienie drgan, po¬ wodowane przez oprawe, bylo jak naj¬ mniejsze, jest pozadane podtrzymywanie preta w tych punktach lub w poblizu nich.Mozna to uskutecznic np. za pomoca pary zacisków 70, 71, które obejmuja elektrody 62 i 63 z jednej strony krysztalu, i prze¬ ciwleglej pary zacisków 72 i 73, które obej¬ muja elektrody 64 i 65 z drugiej strony krysztalu w poblizu linii 67. Trzecia para zacisków 74 i 75 oraz czwarta przeciwlegla para zacisków ujmuja elektrody krysztalu w poblizu linii wezlowej 66.Jak przedstawiono na fig. 11, opisane wyzej zaciski moga byc wkladkami meta¬ lowymi, wpuszczonymi do podpór 76 i 77, wykonanych z materialu izolacyjnego.Laczniki elektryczne moga byc przyluto- wane lub przymocowane w inny sposób do zacisków w punktach 78, 79, 80 i 81 w celu wlaczenia elementu krysztalu do obwodu zewnetrznego.Fig. 12 przedstawia inna postac elemen¬ tu krysztalu, wycietego w postaci kamer- tonu, posiadajacego dwa ramiona 32 i 33 oraz poprzeczke 34. Z jednej strony ka- mertonu znajduje sie elektroda 35, biegna¬ ca wzdluz zewnetrznych brzegów ramion i dolnej czesci poprzeczki. Druga elektroda 36 przebiega wzdluz wewnetrznej krawe¬ dzi ramion i górnej czesci poprzeczki. Taka sama para elektrod 37 i 38 znajduje sie na przeciwleglej stronie kamertonu. Kamerton taki posiada obszar wezlowy, przebiegaja¬ cy wzdluz linii prostopadlej, np. 39, 40, przepolawiajacej poprzeczke. Kamerton jest najlepiej podtrzymywany wzdluz tej linii wezlowej, co moze byc uskutecznione za pomoca pary zacisków 41 i 42 z jednej strony i przeciwleglej pary zacisków 43 i 44 z drugiej strony. Jak przedstawiono na fig. 13, zaciski te moga miec postac wkla¬ dek metalowych, wpuszczonych do pary narzadów podtrzymujacych, wykonanych z materialu izolacyjnego, przy czym elek¬ tryczne polaczenia z elektrodami moga byc uskutecznione przy pomocy laczników przylutowanych do tych zacisków, jak wy¬ jasniono w zwiazku z fig. 11.Fig. 14 przedstawia schemat polaczenia elektrod krysztalu wedlug fig. 10 w celu otrzymania drgan poprzecznych w precie.Elektroda 62 i na przemian legla elektroda 65 sa polaczone z jednym zaciskiem 45, a dwie pozostale elektrody sa polaczone z drugim zaciskiem 46. Polaczenia te moga byc wykonane za pomoca laczników i za¬ cisków, wykonanych jak wyjasniono wy¬ zej. Gdy do zacisków 45 i 46 przylozona jest zmienna sila elektromotoryczna, to krysztal 61 bedzie wprawiony w drgania.Czestotliwosc drgan poprzecznych dla krysztalu o cieciu X i 0° i osi mechanicznej dlugosci 1 cm przedstawia krzywa 47 na fig. 16, która podaje czestotliwosc w kilo- cyklach w zaleznosci od stosunku osi optycznej do mechanicznej. Za krysztal o cieciu X i 0° uwaza sie taka plytke, która jest cieta z krysztalu macierzystego i po¬ siada glówna scianke, prostopadla do scian¬ ki krysztalu macierzystego, a jej wymiar szerokosci tworzy kat 0° z osia optyczna.Krzywa 48 podaje te same dane dla —18° krysztalu o cieciu X, to znaczy krysztalu, którego wymiar szerokosci tworzy kat —18° z osia optyczna. Grubosc osi elektrycznej nie gra zadnej roli w okreslaniu czestotli¬ wosci. Dla krysztalu o wszelkiej innej dlu¬ gosci czestotliwosc moze byc wyznaczona na zasadzie podobienstwa, która glosi, ze dla krysztalu danego ksztaltu czestotli¬ wosc rezonansowa dowolnego rodzaju jest odwrotnie proporcjonalna do wielkosci od¬ powiedniego wymiaru. Np. dla krysztalu — 6 —0° o dlugosci 5 cm przy stosunku optycz¬ nej osi do mechanicznej wynoszacym 0,2, jak widac z krzywej 47, czestotliwosc wy¬ nosi okolo 20 kilocykli. Jest to tylko Vs czestotliwosci dla tego samego krysztalu drgajacego podluznie. Dla krysztalu ciete¬ go na —18° czestotliwosc bedzie nieco mniejsza, jak przedstawia krzywa 48, dzie¬ ki temu, ze modul Younga jest mniejszy dla tego ciecia.Znanym przedstawieniem krysztalu pie¬ zoelektrycznego równowaznym obwodem e- lektrycznym jest pojemnosc C1# zboczni- kowana galezia, zawierajaca druga po¬ jemnosc C2 w szereg z indukcyjnoscia.Wartosc stosunku Cx : C2 dla krysztalu, w którym elektrody z jednej strony pokrywa¬ ja % do 4/5 powierzchni, wynosi okolo 180 dla ciecia —18° i okolo 150 dla krysztalu cietego na 0°. Pojemnosc bocznikowa ukla¬ du równowaznego jest pojemnoscia elek¬ trostatyczna pomiedzy dwoma zespolami plytek. Z tych danych mozna okreslic dla preta drgajacego poprzecznie wartosci o- pornosci pozornej w obwodzie równowaz¬ nym.Fig. 15 przedstawia, w jaki sposób dwie pary elementów krysztalu, przystosowane do drgan poprzecznych, moga byc zastoso¬ wane do filtru kratowego. Uklad posiada pare zacisków wejsciowych 47, 48 i pare zacisków wyjsciowych 49, 50 oraz pare elementów 51, 52, polaczonych w galezie szeregowe, i druga pare 53, 54, wlaczona do przekatnej pomiedzy dwoma zespolami zacisków; Elektrody krysztalu sa przed¬ stawione, jak zaznaczono na fig. 14.Gdy elementy krysztalu sa wyciete w postaci preta, a drgania sa poprzeczne, to moga byc otrzymane czestotliwosci niskie, np. 16 — 17 kc. Jeszcze nizsze czestotli¬ wosci mozna otrzymac przy uzyciu kryszta¬ lu piezoelektrycznego, wycietego w postaci kamertonu, jak przedstawiono na fig. 12.W celu pobudzenia kamertonu do drgan e- lektrody sa polaczone tak, jak to uwi¬ doczniono na fig. 14, i w tym przypadku elektrody 62, 63, 64, 65 odpowiadaja elek¬ trodom 35, 36, 37 i 38 kamertonu kryszta¬ lowego. Obie zewnetrzne elektrody 35 i 37 dla pewnego znaku napiecia wywoluja roz¬ szerzanie sie zewnetrznej strony dwóch ra¬ mion, a jednoczesnie napiecie, przylozone do dwóch elektrod wewnetrznych 36 i 38, wywoluje kurczenie sie wewnetrznej stro¬ ny obu ramion, przez co ramiona wychyla¬ ja sie do wewnatrz i zaczynaja drgac jak kamerton.Czestotliwosc / kamertonu w cyklach na sekunde podaje wzór: / = ^ ~~ Z2 gdzie K jest stala, w — szerokoscia jedne¬ go ramienia kamertonu i / — dlugoscia ra¬ mienia. We wzorze tym zaklada sie, ze dlugosc poprzeczki jest stosunkowo duza, a jezeli ta dlugosc jest mala, to powinna byc wprowadzona poprawka. Z pomiarów krysztalu o 0° i cieciu X stala K równa sie 65 000. Stosujac powyzszy wzór do kon¬ kretnego przykladu krysztalu w postaci kamertonu o dlugosci 6 cm (z czego % przypada na ramiona), posiadajacego ra¬ miona o szerokosci pojedynczej 0,4 cm, o- trzymuje sie nastepujaca czestotliwosc drgan: f = 65000 X 0,4 m4 4,5* Gdy krysztal ma dlugosc 6 cm i odpo¬ wiednia szerokosc, to mozna otrzymac czestotliwosci rzedu jednego kilocyklu. Ten rodzaj elementu o nieprzesadnych rozmia¬ rach moze równiez dzialac przy wyzszych czestotliwosciach 16 kc. W ten sposób przy uzyciu elementów piezoelektrycznych w postaci pretów, uzupelnionych elementami w postaci kamertonu, mozna pokryc za¬ kres czestotliwosci od 1 do 50 kc bez uzy- — 7 —ci» krysztriu wiekszego, niz: jest wymaga¬ ny dla drgan podluznych o 50 kc.Stosunek Gx: C2 dla krysztalu cietego 0° w postaci kamertonu wynosi okolo 300.Przy pomocy tych danych moze byc latwo wyznaczona opornosc pozorna w równo¬ waznym obwodzie dla krysztalu kamerto- nowego. Para krysztalów kamertonowych moze byc zastosowana w filtrze kratowym, przy czym uklad schematyczny bedzie ta¬ ki sam jak na fig. 15.Fig. 17 przedstawia dwa krysztaly pie¬ zoelektryczne wedlug fig. 10 lub 12, zaste¬ pujace cztery takie elementy w konstruk¬ cji filtru. Jak przedstawiono na rysunku, dwa elementy 55 i 56 sa umieszczone po¬ miedzy para zacisków wejsciowych 57, 58 i para zacisków wyjsciowych 59, 60, two¬ rzac filtr kratowy. Jeden zespól przeciw¬ legle rozmieszczonych elektrod, polaczo¬ nych z krysztalem 55, jest wlaczony po¬ miedzy zaciskiem wejsciowym 57 i odpo¬ wiednim zaciskiem wyjsciowym 59, drugi zas zespól elektrod jest wlaczony pomie¬ dzy dwa inne zaciski 58 i 60. Pojedynczy element daje w ten sposób dwie galezie o opornosci pozornej, polaczone w szereg z linia, natomiast galezie przekatne oporno¬ sci pozornych daje inny element 56, które¬ go jeden zespól elektrod jest wlaczony miedzy zaciskami 58 i 59, drugi zas zespól elektrod jest wlaczony pomiedzy zaciskami 57 i 60. Gdy dwa elementy maja zastapic cztery elementy, przedstawione na fig. 17, to charakterystyki przepuszczania otrzy¬ manego filtru beda takie same, jak gdyby byly uzyte poszczególne elementy w kaz¬ dej galezi o pozornej opornosci, natomiast opornosc pozorna charakterystyczna ukla¬ du bedzie podwójna. PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Filtr elektryczny, posiadajacy dwie pary równych galezi o opornosciach pozor¬ nych, wlaczonych pomiedzy para zacisków wejsciowych i para zacisków wyjsciowych, tworzacy symetryczny filtr kratowy, zna¬ mienny tym, ze posiada mechaniczny ele¬ ment drgajacy, wlaczony symetrycznie: w jedna pare galezi, oraz drugi mechanicz¬ ny element drgajacy, wlaczony podobnie w druga pare galezi, przy czym te elemen¬ ty drgajace posiadaja rózne czestotliwosci rezonansowe.

2. Filtr elektryczny wedlug zastrz. 1, znamienny tymf ze mechaniczne elementy drgajace zawieraja krysztaly piezoelek¬ tryczne, drgajace podluznie lub poprzecz¬ nie, z których kazdy jest umieszczony sy¬ metrycznie pomiedzy dwiema parami elek¬ trod dla wlaczenia go w galezie filtru.

3. Filtr elektryczny wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze mechaniczne elementy drgajace zawieraja rurki metalowe o wla¬ snosciach magnetostrykcyjnych, przy czym odpowiednie opornosci pozorne galezi fil¬ tru stanowia uzwojenia, zajmujace cala dlugosc rurek.

4. Filtr elektryczny wedlug zastrz. 1, 2, znamienny tym, ze jako opornosc pozor¬ na posiada krysztal piezoelektryczny w postaci preta, mogacy zastepowac kilka oddzielnych elementów krzysztalowych i wlaczony w galezie filtru tak, ze stanowi opornosc pozorna, czynna w tych gale¬ ziach.

5. Filtr elektryczny wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze posiada jako opornosc pozorna krysztal piezoelektryczny w ksztalcie kamertonu.

6. Filtr elektryczny wedlug zastrz. 1, 2, 4, znamienny tym, ze jako opornosc po¬ zorna posiada krysztal piezoelektryczny o dwóch parach elektrod, przylegajacych da odpowiednich czesci przeciwleglych bo¬ ków krysztalu, równoleglych do jego dluz¬ szej osi i niesymetrycznych wzgledem tej osi, przy czym krysztal ten drga poprzecz¬ nie, gdy do elektrod jest przylozona sila elektromotoryczna.

7. Filtr elektryczny wedlug zastrz. 1, — a —2, znamienny tym, ze jako opornosc urojo¬ na posiada element z krysztalu piezoelek¬ trycznego o ksztalcie kamertonu, który posiada dwie pary elektrod po jednej pa¬ rze na kazdym boku, oraz dwie pary za¬ cisków przewodzacych dla podtrzymywa¬ nia tego krysztalu wzdluz linii wezlowej i dla utworzenia kontaktu elektrycznego z kazda z tych elektrod. International Standard Electric Corporation. Zastepca: M, Skrzypkowski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 27212. Ark. 1. !l0 W 12' 15 14 JL( T Jió 6 ^^5™^ 12 13 °—ifóp h ¦// 14 jLo 13' 15l ~Lo 12-U L______.' 13-¥T, ¥ JO 13l Ca W'a 2 20 4 / 5 AL-i^l 3 27i m ronm Wa 28 Cb n Wb'c'aDo opisu patentowego Nr 27212. Ark. 2. fiS10. Juli. jC. 62A- 0-74 67^ g- 66- 63- •* / i-64 -70 '61 78 62- 63 ¦s- 67 71 71* A™ 37. 38 ^J SlgU.J l3 76 6l j7 33 fi 45 6- r 80 72 64 65 73 81 46 Druk T,. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL