Pierwszenstwo: 15. III. 1965 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 25. X. 1968 55969 KI. 21 g, 34 MKP H 03 h 9JO liISLIOlc i 1 UKD.Tk\ «-***r | Wspóltwórcy wynalazku: Erich Trzeba, Hans Rudloff, Horst Deliga Wlasciciel patentu: Veb Werk fiir Bauelemente Der Nachrichtentechnik „Carl Von Ossietzky", Teltow (Niemiecka Republika Demokratyczna) Mechaniczny filtr pasmowo-przepustowy Wynalazek dotyczy mechanicznego filtra pasmo- wo-przepustowego do selekcji drgan elektrycznych, a w szczególnosci drgan wysokiej czestotliwosci.Do wydzielania okreslonego pasma drgan wielkiej czestotliwosci stosuje sie naogól filtry elektryczne skladajace sie zasadniczo z cewek i kondensatorów.Te elektryczne filtry posiadaja wade, polegajaca na tym, ze zadany przebieg tlumienia przy duzych obciazeniach jest praktycznie nieosiagalny z powodu wystepujacych w cewkach i kondensatorach strat.Jak wiadomo, przez zastosowanie mechanicznych ukladów drgajacych w tak zwanych mechanicznych filtrach pasmowych osiaga sie technicznie korzy¬ stniejsze warunki tlumienia w porównaniu z wyzej opisanymi filtrami skladajacymi sie z elementów elektrycznych.Znane sa mechaniczne filtry pasmowe, których elementy rezonansowe daja sie pobudzic do drgan sciskajacych, skretnych i zginajacych oraz których elementy sprzegajace tworza przewód mechaniczny.Dlugosc elementu rezonansowego nastrojonego na czestotliwosc srodka wstegi zakresu przepuszczania, odpowiada naogól zawsze polowie dlugosci fali drgan sciskajacych, skretnych lub zginajacych. Dlu¬ gosc ta jest zalezna od materialu rezonatora.Przy tego rodzaju mechanicznych filtrach pasmo¬ wych o duzej liczbie lezacych w jednej osi rezona¬ torów powstaja stosunkowo dlugie uklady, które sa trudne do wykonania i wymagaja duzo miejsca.Znane sa takze mechaniczne filtry pasmowe skla- 20 25 dajace sie z kilku dajacych sie pobudzac do drgan skretnych elementów, rezonansowych o osiach do siebie równoleglych, które sa ze soba polaczone przez elementy sprzegajace dajace sie pobudzac do drgan podluznych.Wada tego rodzaju filtrów jest to, ze realizacja sprzezen obejsciowych jest trudna technicznie, po¬ niewaz elementy sprzegajace, dajace sprzezenie obejsciowe musza byc prowadzone przez rezona¬ tory o tych samych srednicach, przy czym rezonato¬ ry te nie moga sie stykac z innymi elementami filtra.Przy ustalaniu mechanicznych wymiarów filtrów wychodzi sie naogól z zalozenia, ze poszczególne uklady drgajace (rezonatory) sa bezstratne.Pomijanie strat mechanicznych przy obliczaniu wysokosprawnych filtrów mechanicznych prowadzi do niedopuszczalnych bledów. Bledy te przeja¬ wiaja sie przede wszystkim w nadmiernej zmien¬ nosci tlumienia w zakresie przepuszczanego pasma i malej stromosci krzywej tlumienia na krancach pasma. W wyniku tego uzyteczny zakres przepusz¬ czania zmniejsza sie.Celem wynalazku jest zrealizowanie mechanicz¬ nych filtrów pasmowych, które spelniaja najwyz¬ sze wymagania pod wzgledem wlasciwosci prze¬ noszenia i w ten sposób ich zakres zastosowania, zwlaszcza w lacznosci, moze byc powiekszony.Zadaniem, jakie wynalazek ima spelnic, jest utrzymanie wystepujacych w znanych mechanicz¬ nych filtrach odchylek przebiegu tlumienia od war- 559693 55969 4 tosci zadanej na mozliwie niskim poziomie, lub calkowite wyeliminowanie tych odchylek, oraz otrzymanie duzej stromosci boków krzywej rezo¬ nansu na krancach przepuszczanego pasma.Zgodnie z wynalazkiem mechaniczne filtry pa¬ smowe zostaja tak zestawione z mechanicznych rezonatorów polaczonych ze soba przez mechanicz¬ ne elementy sprzegajace, ze lezace symetrycznie wzgledem geometrycznego srodka filtra elementy sprzegajace poszczególne rezonatory, maja wspól¬ czynniki sprzezenia niesymetrycznie stopniowane co do ich wielkosci. Obliczenie wspólczynników sprze¬ zenia nastepuje wedlug wzorów, które wynikaja ze znanej teorii obliczania ukladów filtrujacych przy? scislym uwzglednieniu strat w rezonatorach na przyklad dla pojedynczych cwiercfalowych re¬ zonatorów sciskajacych — wedlug równania: V dV • d'v Przy tym k//v jest wspólczynnikiem sprzezenia miedzy rezonatorem // i rezonatorem v; dk — sred¬ nica rezonatora sprzegajacego a dju i dv sa sredni¬ cami odpowiednio rezonatora fi i rezonatora v. Jesli rezonatory sa wykonane z tego samego materialu, jednakowe jest równiez tlumienie poszczególnych rezonatorów.Z tego wynika, ze równiez opory koncowe filtra mechanicznego wprowadzone do ukladu celem do¬ datkowego tlumienia obwodów koncowych, wypa¬ daja niejednakowe, a wiec niesymetryczne.Z podanej przykladowo zaleznosci (1) wynika jako regula wedlug wynalazku, ze dla uzyskania wymaganej stromosci boków krzywej rezonansu oprócz niesymetrycznego ukladu oporów koncowych filtra mechanicznego przynajmniej srednice ele¬ mentów sprzegajacych dk filtra mechanicznego, albo srednice rezonatorów i sprzegaczy nalezy wy¬ konac asymetrycznie.Techniczne korzysci wynikajace z wynalazku po¬ legaja na poprawieniu wlasnosci przenoszenia me¬ chanicznych filtrów pasmowych i co sie z tym wiaze, na powiekszeniu mozliwosci zastosowania tych elementów konstrukcyjnych w urzadzeniach elektronicznych i telekomunikacyjnych.Wynalazek zostanie w dalszym ciagu objasniony blizej na przykladach wykonania, uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia prosty lancuch rezonatorowy, fig. 2 — uklad kilku lancu¬ chów rezonatorów skretnych polaczonych równo¬ legle, fig. 3 — lancuch rezonatorów mechanicznych dla niskich czestotliwosci i fig. 4 — przebieg odchy¬ lek wspólczynników sprzezenia. 5 Uwidoczniony na fig. 1 lancuch rezonatorowy sklada sie z cylindrycznych rezonatorów 1, 2, 3, 4 dajacych sie pobudzac do drgan sciekajacych sprze¬ zonych ze soba za pomoca- cylindrycznych elemen¬ tów sprzegajacych 5, 6 i 7. io Srednice elementów sprzegajacych 5, 6 i 7 róznia sie wymiarami od siebie w ten sposób, ze wspól¬ czynniki sprzezenia odniesione do geometrycznego srodka lancucha filtra wykazuja niesymetrycznie stopniowane wartosci. 15 Na fig. 2 przedstawiono uklad kilku lancuchów rezonatorów wspólosiowych polaczonych ze soba równolegle, skladajacych sie z rezonatorów 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14i 15 i 16, dajacych sie pobudzic do drgan skretnych. 20 Wspólczynniki sprzezenia rezonatorów 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 i 16, okreslone prze* rózne srednice elementów sprzegajacych 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 i 24 sa w swej wielkosci niesymetrycznie stopnio¬ wane wzgledem srodka geometrycznego filtra. 25 Na wielkosc wspólczynników sprzezenia miedzy rezonatorami 10 i 11 lub 13 i 14 ma tu równiez wplyw odleglosc punktu zaczepienia elementów sprzegajacych 19 lub 22 od powierzchni czolowej rezonatorów 10 i 11 lub 13 i 14. 30 Przez przetworniki 25 energii na wejsciu oraz 26 na wyjsciu filtra, rózniace sie od siebie wartosci tlumienia sa po przetransformowaniu doprowa¬ dzane do rezonatorów 8 i 16.Fig. 3 pokazuje^ lancuch rezonatorów filtra me- 35 chanicznego dla niskich czestotliwosci. Równiez tutaj dzialajace jako rezonatory wolne przestrze¬ nie 27, 28, 29 i 30 i laczace je kanaly 31, 32, 33, 34 i 35 w odniesieniu do geometrycznego srodka filtra wykazuja niesymetrycznie stopniowane wartosci. 40 Na fig. 4 przedstawiono w postaci graficznej przebieg odchylek wielkosci wspólczynników sprze¬ zenia w funkcji liczby wspólczynników sprzezenia filtra. 45 PL