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Mechanisches Filter Die Erfindung betrifft ein mechanisches Filter,
bei dem ein oder mehrere mechanische Resonatoren mit ihren Eingängen an einer Koppelleitung
befestigt sind.
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Im Frequenzgebiet zwischen etwa 50 und 500 kHz werden neuerdings für
relativ schmale Frequenzbänder als Siebmittel gern mechanische Filter verwendet.
Derartige Filter sind solchen Schaltungen, die mit konzentrierten Schaltelementen
aufgebaut sind, unter anderem hinsichtlich ihres Raumverbrauches und bezüglich der
elektrischen Eigenschaften, vor allen Dingen auch wegen der hohen Güte der einzelnen
Resonatoren, überlegen. Andererseits stellen die mechanischen Schwinger in bestimmtem
Maße eine vorgegebene Einheit dar, so daß sich mit ihnen nicht alle durch konzentrierte
Schaltelemente dargestellten Schaltungen realisieren lassen. Eine Reihe von Anforderungen,
die an Filterschaltungen gestellt werden, lassen sich jedoch nur dadurch erf üllen,
daß sogenannte polerzeugende Elemente in die Filterschaltung eingebaut werden. Die
Nachbildung derartiger polerzeugender Elemente durch mechanische Resonatoren bringt
eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich. Auf diese Schwierigkeiten wurde in der
Literatur bereits hingewiesen, wo unter anderem gesagt ist, daß als Voraussetzung
für den Bau guter mechanischer Polfilter die Existenz eines nebenwellensicheren
Filtertyps zu werten sei.
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Es findet sich zwar in der Zeitschrift »RCA-Review«, Vol. X, Nr. 3,
1949, insbesondere S. 353, ein Hinweis darüber, eventuell auftretende unerwünschte
Schwingungstypen gegebenenfalls zur Erzeugung von Polstellen im Dämpfungsverhalten
heranzuziehen. Jedoch wird auch in dem dort beschriebenen mechanischen Filter davon
ausgegangen, die gesamte Anordnung gegenüber Nebenresonanzen möglichst unempfindlich
auszubilden, so daß ein Lösungsweg in Richtung zum Erfindungsgegenstand dieser Literaturstelle
an sich nicht entnehmbar ist. Darüber hinaus ist, wie der dort ferner angegebene
Literaturhinweis zeigt, an einen gegenüber dem Erfindungsgegenstand andersartigen
Lösungsweg gedacht.
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Es ist durch die USA.-Patentschrift 2 696 590 bereits ein mechanisches
Filter mit Dämpfungspolen bekanntgeworden, bei dem die Erzeugung von Dämpfungspolen
auf der Anwendung des Prinzips von Differentialfiltern beruht, wie sie beispielsweise
in der USA.-Patentschrift 2 631193 angegeben sind. Für das Differentialfilter
ist es dabei erforderlich, zwei Resonatoren magnetostriktiven Materials zu verwenden
bzw. können zur Vereinfachung des Aufbaues zwei Resonatoren durch einen einzigen
magnetostriktiven Resonator ersetzt werden, in dem zwei voneinander unabhängige
Scherungsschwingungen angeregt werden. Zur Erzeugung von Dämpfungspolen ist jedoch
die Verwendung elektrischer Schaltkreise erforderlich, die in Form von magnetostriktiven
Wandlersystemen ausgebildet sind. Abgesehen davon, daß bei der bekannten Anordnung
von einem anderen physikalischen Konzept als beim Erfindungsgegenstand ausgegangen
wird, tritt die Schwierigkeit der Entkopplung zwischen Eingang und Ausgang des Filters
durch die an einem einzelnen Resonator aufgebrachten Anregungsspulen der magnetostriktiven
Wandlersysteme auf. Darüber hinaus ist die Zahl der zu erzielenden Dämpfungspole
durch den besonderen Aufbau der Anordnung fest vorgegeben, da der einzelne magnetostriktive
Resonator in Verbindung mit den Wandlersystemen als Vierpol betrieben werden muß,
ohne daß eine Erhöhung der Anzahl der Resonatoren im einzelnen Filter möglich wäre.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorstehend geschilderten
Schwierigkeiten in verhältnismäßig einfacher Weise zu begegnen. Vor allem sollen
gerade die in mechanischen Filtern neben der Hauptschwingung verhältnismäßig leicht
anzuregenden Nebenschwingungen zur Erzeugung von Dämpfungspolen herangezogen werden.
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Ausgehend von einem mechanischen Filter, bei dem einer oder mehrere
mechanische Schwinger mit ihren Eingängen an einer durchgehenden Koppelleitung befestigt
sind, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Resonatoren mit
der Koppelleitung derart verbunden sind, daß die Resonatoren neben einer Hauptschwingung
noch eine Nebenschwingung ausführen, daß zur Erzeugung von Dämpfungspolen die Schwingungsform
der Nebenschwingung unterschiedlich ist von der der Hauptschwingung und daß die
Abmessungen der Resonatoren derart gewählt sind, daß der Durchiaßbereich des Filters
von der Hauptschwingung bestimmt ist, während der Abstand zwischen Durchlaßbereich
und der ihm benachbarten
Dämpfungspole von der Nebenschwingung
im Zusammenwirken mit der Hauptschwingung bestimmt ist.
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Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis der Eingangsleitwerte
der Haupt- und Nebenschwingung an den Anschlußpunkten der Koppelleitung veränderbar
ist.
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Für die Praxis günstige Ausführungsformen erhält man unter anderem
dann, wenn die Schwinger kreisförmige Querschnitte haben, wenn die Hauptschwingung
durch eine Torsionsschwingung und die Nebenschwingung durch eine Biegeschwingung
gebildet wird und wenn ferner die Ankopplung an die Schwinger über einen Längsschwingungen
ausführenden Draht erfolgt, der auf der Mantelfläche der Schwinger befestigt ist,
oder wenn die Ankopplung der Schwinger über zwei sich gegenüberliegende, Längsschwingungen
ausführende Drähte unterschiedlichen Wellenwiderstandes erfolgt.
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Für Schwinger mit kreisförmigem Querschnitt ist es häufig günstig,
einen Durchmessersprung nach Art einer abgesetzten Welle vorzusehen.
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Eine für die Praxis günstige Ausführungsform ist ferner dann gegeben,
wenn die Resonatoren vorzugsweise aus einer Platte bestehen, deren Hauptschwingung
durch eine Längsschwingung und deren Nebenschwingung durch eine Biegeschwingung
gebildet ist, und wenn die Kopplung über einen Biegeschwingungen ausführenden Draht
erfolgt oder wenn der plattenförmige Schwinger einen Querschnittssprung aufweist.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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Die F i g. 1 zeigt schematisch einen an sich bekannten Aufbau eines
mechanischen Filters. An einer durchgehenden Koppelleitung 5 sind die mechanischen
Schwinger 6, 7 und 8 befestigt. Der Filtereingang 9 steht in Verbindung mit einem
zur besseren Übersicht nicht näher dargestellten elektromechanischen Wandler, der
beispielsweise mit Hilfe von Endschwingern, die mit elektrostriktiv wirkenden Elementen
versehen sind, aufgebaut sein kann und der in der Lage ist, elektrische Schwingungen
in mechanische Schwingungen umzuwandeln. Am Filterausgang 10 ist ebenfalls ein elektromechanischer
Wandler angeschlossen, der dann die mechanischen Schwingungen in elektrische Schwingungen
zurückverwandelt. Zum Schutz gegen äußere Einwirkungen ist das Filter in einem in
der Zeichnung nicht näher dargestellten Gehäuse untergebracht. Dabei sind beispielsweise
die Schwinger frei tragend an der Koppelleitung befestigt und nur die elektromechanischen
Wandler fest mit dem Gehäuse verbunden, oder es können bei längeren Filterketten
außer den Wandlern auch einer oder mehrere Schwinger an solchen Punkten im Gehäuse
verankert sein, an denen sie je nach ihrer Schwingungsart nur eine geringe Bewegung
ausführen. Das Dämpfungsverhalten eines in der F i g. 1 dargestellten Filters wird
wesentlich vom mechanischen Eingangswiderstand der Schwinger bestimmt. Eine der
Frequenzen, bei denen der Eingangswiderstand Null wird, liegt stets im Durchlaßbereich.
Bei weiteren Resonanzfrequenzen des Schwingers wird sein Eingangswiderstand unendlich
groß.
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In der F i g. 2 ist ein Ausschnitt aus dem in der F i g. 1 lediglich
schematisch dargestellten Filter gezeigt. An einem Schwinger 11 mit kreisförmigem
Querschnitt ist an der Mantellinie die Koppelleitung 5 beispielsweise durch Lötung
befestigt. Der Schwinger und die Koppelleitung sind so bemessen, daß die Kraft F,
als Hauptschwingung eine Torsionsschwingung und als Nebenschwingung eine Biegeschwingung
anregt. Die Schwingungsanregung läßt sich so erklären, daß die von der Kraft F,
an der AnregungsstelleA erzeugte longitudinale Bewegung der Koppelleitung den Schwinger
11 gewissermaßen verdrillt und somit eine Torsionsschwingung anregt. Außerdem
wird der Schwinger durchgebogen, was die Anregung der Biegeschwingung zur Folge
hat. Die durch den Pfeil angedeutete Richtung für die Kraft F1 stellt dabei den
Zustand in einer Halbperiode der am elektromechanischen Wandler anliegenden Eingangswechselspannung
dar, für die darauffolgende Halbperiode kehrt sich entsprechend auch die Richtung
des Pfeiles um. Als Hauptschwingung wird diejenige Schwingungsart bezeichnet, welche
das Durchlaßverhalten des Filters bestimmt. Hierbei läßt man eine gewünschte Schwingungsart
dadurch als Hauptschwingung wirksam werden, indem man die geometrischen Abmessungen
des Schwingers so wählt, daß in der Umgebung des Filterdurchlaßbereiches sein Eingangswiderstand
für die Nebenschwingung wesentlich größer ist als für die Hauptschwingung. In diesem
Frequenzbereich wird dann die Nebenschwingung nur schwach angeregt. Aus den bekannten
Leitungsgleichungen erhält man den Eingangswiderstand ZT für die als Hauptschwingung
wirkende Torsionsschwingung in Abhängigkeit von der Frequenz f nach folgender Formel:
Hierbei ist vorausgesetzt, daß das Ende des Schwingers frei beweglich ist. In der
Formel bedeutet W den mechanischen Wellenwiderstand für die tangentiale Anregung,
f,. die Frequenz der gewünschten Nullstelle des Eingangswiderstandes, die im Durchlaßbereich
des Filters liegt, und b, die Wellenphase des als Leitung aufgefaßten Schwingers
bei der Resonanzfrequenz f,..
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Durch die mitangeregte Nebenschwingung, im Fall des Ausführungsbeispiels
des F i g. 2, werden nun die Dämpfungspole, welche an den Unendlichkeitsstellen
des Eingangswiderstandes ZT erscheinen müßten, gewissermaßen überdeckt. Sie bilden
sich dafür bei anderen Frequenzen aus. Die Nebenschwingung erzeugt somit eine Verschiebung
der ursprünglichen Dämpfungspole, die sich durch eine Reihe von noch zu erläuternden
Maßnahmen in weiten Grenzen steuern läßt.
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Zur besseren Erläuterung ist in der F i g. 3 ein sogenannter Stufenschwinger
11' verwendet, d. h. also ein Schwinger, der einen Querschnittssprung nach Art einer
abgesetzten Welle hat. Derartige Stufenschwinger lassen sich so dimensionieren,
daß eine Unendlichkeitsstelle des Eingangswiderstandes nahe an der für den Durchlaßbereich
ausgenutzten Nullstelle liegt. Um die folgenden Betrachtungen zu vereinfachen, werden
an Stelle der Eingangswiderstände die Eingangsleitwerte herangezogen und noch weitere
Einzelheiten an Hand der F i g. 4 näher beschrieben.
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In der F i g. 4 ist eine Draufsicht auf die in den F i g. 2 und 3
gezeigten Ausführungsbeispiele dargestellt. Durch eine entsprechende Aufteilung
der an der Anregungsstelle angreifenden Kraft F, in zwei entgegengesetzt gerichtete
Kräfte F,/2 wird einmal eine reine Torsionsschwingung als Hauptschwingung angeregt
und zum anderen durch die gleichgerichteten
Kräfte F,/2 eine reine
Biegeschwingung als Nebenschwingung. Bezeichnet man mit GT und GB die Eingangsleitwerte
für die Haupt- und Nebenschwingung, so ergibt sich für die Torsionsgeschwindigkeit
v,T (Tangentialgeschwindigkeitinfolge derTorsionsschwingung) bzw. für die Biegegeschwindigkeit
v,B am Ausgang 1 die folgende Beziehung: v1 T = FI GT ; vi B = Fi
GB .
Überlagert man beide Anregungen, so erhält man die Anregung, von der
beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ausgegangen wurde, und es ist für die Geschwindigkeit
v, bei der Auskopplung am Ausgang 1 vi = vi T -1- vi B = F, (GT -F
GB). (1)
In analoger Weise läßt sich die Auskopplung auch, wie gestrichelt
angedeutet, am Ausgang 2 anbringen, und für diese Auskopplung gilt dann Gleichung
(2), in der die Torsionsgeschwindigkeit v2T und die Biegegeschwindigkeit v2B überlagert
sind. Die Geschwindigkeiten v2T und v2B sind im Betrag den entsprechenden Geschwindigkeiten
viT und v,B gleich. .V2= v2 T -I- v2 s = F, (-GT -I- GB) . (2)
In Gleichung
(2) ist der Leitwert GT mit dem negativen Vorzeichen behaftet, da die Geschwindigkeiten
v2T und v2B am Ausgang 2 entgegengesetztes Vorzeichen haben.
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In der F i g. 5 sind als Beispiel die Eingangsleitwerte GT und GB
eines gemäß der F i g. 3 aufgebauten Schwingers in Abhängigkeit von der Frequenz
f dargestellt. Die ausgezogen gezeichnete Kurve zeigt den Verlauf für den Eingangsleitwert
GB der Biegeschwingung (Nebenschwingung), die gestrichelt gezeichnete Kurve den
Eingangsleitwert GT für die Torsionsschwingung (Hauptschwingung). Bei der Frequenz
f,, bei der eine Unendlichkeitsstelle des Eingangsleitwertes GT auftritt, liegt
der schraffiert angedeutete Durchlaßbereich D des Filters. An der Stelle
f oo, an der der Leitwert GT eine Nullstelle hat, würde dann ein Dämpfungspol
auftreten, wenn die Schwinger 11 bzw. 11' eine reine Torsionsschwingung
ausführen würden. Die Stelle fco läßt sich somit ebenfalls als Resonanzfrequenz
deuten, nur daß dort der Eingangswiderstand des Schwingers hinsichtlich Torsionsschwingungen
praktisch unendlich groß wird. Bei den Frequenzen f, und f2 tritt eine Pol- bzw.
Nullstelle des Eingangsleitwertes GB für die Biegeschwingung auf, d. h., an der
Stelle f, würde ein Durchlaßbereich und an der Stelle f2 ein Dämpfungspol auftreten,
wenn der Schwinger reine Biegeschwingungen ausführen würde. Durch die Überlagerung
beider Schwingungen entstehen jedoch - wie auch den Gleichungen (1) und (2) zu entnehmen
ist - Dämpfungspole aus dem Zusammenwirken von GT und GB bei einer solchen Frequenz,
bei der v, für die Auskopplung 1 bZw. v2 für die Auskopplung 2 verschwindet. Dies
tritt für die Auskopplung bei 1 immer dann auf, wenn die Leitwerte GT und GB entgegengesetzt
gleich groß sind. Diese Stellen sind im Diagramm der F i g. 5 mit 1' bezeichnet.
Für die Auskopplung bei 2 wird v2 immer dann zu Null, was gleichbedeutend mit einem
Dämpfungspol ist, wenn die Leitwerte der Haupt- und Nebenschwingung gleich groß
sind. Diese Stellen sind im Diagramm der F i g. 5 mit 2' bezeichnet.
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Die in der F i g. 5 dargestellten Leitwertverläufe, und damit auch
die Lage der dem Durchlaßbereich D benachbarten Resonanzfrequenzen f, und f2 der
Nebenschwingung, die zur Einstellung des Abstandes des Dämpfungspols vom Filterdurchlaßbereich
wesentlich sind, lassen sich durch eine Reihe von fertigungstechnischen Maßnahmen
beeinflussen. Beispielsweise werden Haupt- und Nebenschwingung bei den in F i g.
2 und 3 dargestellten Ausführungsformen dadurch beeinflußt, daß der Koppeldraht
an der Stirnseite der Schwinger befestigt und der Abstand vom Mittelpunkt verändert
wird. In ähnlicher Weise lassen sich Form und Lage der Kurven auch dadurch beeinflussen,
daß der Koppeldraht entlang einer Mantellinie der zylindrischen Schwinger verschoben
wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Kopplung mit Hilfe : von zwei
Koppeldrähten unterschiedlichen Querschnitts oder unterschiedlichen Materials, wodurch
man unterschiedliche Wellenwiderstände erhält, zu bewirken. Insbesondere besteht
bei dem in der F i g. 2 gezeichneten Schwinger die Möglichkeit, den Durchmesser
zu verändern, bzw. bei dem in der F i g. 3 gezeichneten Stufenschwinger die Möglichkeit,
das Durchmesserverhältnis sowie das Längenverhältnis der Stufung zu variieren. Daraus
ist zu ersehen, daß je nachdem, ob die Auskopplung 1 oder 2 verwendet wird, und
daß ferner je nach der Wahl der dem Durchlaßbereich benachbarten Resonanzfrequenzen
f, und f2 der Nebenschwingung bzw. dem Verhältnis GTIGB der Dämpfungspol auf der
ursprünglichen Seite verschoben oder sogar auf die andere Seite des Durchlaßbereiches
gebracht werden kann. Es ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, die Biegeschwingung
als Hauptschwingung und die Torsionsschwingung als Nebenschwingung zu benutzen.
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In der F i g. 6 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel gezeigt, bei
dem ein Stufenschwinger ähnlich dem der F i g. 3 verwendet ist. Die gesamte Filteranordnung
ist über die Haltedrähte 17 an den Lappen 16 befestigt, die aus den senkrechten
Gehäusewänden des Gehäuses 15 ausgebrochen und rechtwinklig umgebogen sind. Die
am Filtereingang und Filterausgang liegenden elektromechanischen Wandler werden
von zylindrischen Stäben 18 und 18' gebildet, in die dünne Plättchen 19 und 19'
aus einem elektrostriktiven Material in an sich bekannter Weise eingelötet sind.
Die Wandler 18 und 18' stellen somit die Endschwinger des Filters dar, und es sind
daher die zu ihnen führenden Haltedrähte 17 an einem solchen Punkt befestigt, an
dem ein Schwingungsknoten auftritt. Der Wandler 18 ist über eine Koppelleitung
20 mit dem Schwinger 21
verbunden, von dem aus die Koppelleitung 20'
zum Wandler 18' führt. Von den Teilabschnitten des Wandlers 18 führen die Zuleitungsdrähte
22 und 23 an die Eingangsklemmen 24 und 25. Von den Teilabschnitten des Wandlers
18' führen die Zuleitungsdrähte 26 und 27 zu den Eingangsklemmen 28 und 29. Falls
das Gehäuse aus einem elektrisch leitenden Material besteht, müssen beispielsweise
die Klemmen 24 und 28 durch eine isolierende Schicht elektrisch vom Gehäuse 15 getrennt
sein. In diesem Fall können dann die Zuleitungsdrähte 23 und 27 entfallen, da die
Rückleitung zu den Klemmen 25 und 29 direkt über die aus Stahl bestehenden Schwinger
und die Haltedrähte erf olgt.
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Legt man an die Eingangsklemmen 24 und 25 eine elektrische
Wechselspannung, dann wird das aus elektrostriktivem Material bestehende Plättchen
19 gedehnt und zusammengezogen. Wenn die Eigenresonanzfrequenz des Schwingers 18
zumindest näherungsweise mit der Frequenz der angelegten Wechsel-
Spannung
übereinstimmt, dann führt der Schwinger 18 ausgeprägte Längsschwingungen aus. Diese
Längsschwingungen werden über die Koppelleitung 20 auf den Schwinger 21 übertragen.
Da die Koppelleitung 20 am Umfang des Schwingers 21 befestigt ist, wird dieser zu
Torsionsschwingungen und gleichzeitig zu Biegeschwingungen angeregt. Wegen der zentrischen
Befestigung des Haltedrahtes 17 am Schwinger 21 wird dieser in seinen Torsionsschwingungen
praktisch nicht beeinflußt. Wegen der im Verhältnis zum Schwinger 21
geringen
Masse des Haltedrahtes 17 werden auch die im Schwinger 21 als Nebenschwingungen
auftretenden Biegeschwingungen praktisch nicht beeinflußt bzw. kann der Haltedraht
17 mit in den Schwinger 21 einbezogen werden. Die elektrische Wirkungsweise, insbesondere
die Erzeugung von Dämpfungspolen durch die gleichzeitige Anregung einer Haupt- und
einer Nebenschwingung, entspricht somit den an Hand der in den F i g. 2 bis 5 gegebenen
Erläuterungen. Wie aus der F i g. 6 hervorgeht, ist die Stufung des Schwingers 21
gerade umgekehrt zur Stufung des in der F i g. 3 gezeichneten Schwingers. Diese
Maßnahme dient vor allem dazu, den Verlauf der Eingangsleitwerte für die Haupt-
und Nebenschwingung so aufeinander abzustimmen, daß die Dämpfungspole an den geforderten
Stellen der Dämpfungscharakteristik des Filters erscheinen. Durch die Schwingungen
des Schwingers 21 wird der als Wandler ausgebildete Schwinger 18' über die Koppelleitung
20' zu Längsschwingungen angeregt, durch die das elektrostriktive Plättchen 19'
gedehnt und zusammengezogen wird. Dadurch entsteht zwischen den beiden Teilabschnitten
des Wandlers 18' eine elektrische Wechselspannung, die an den Ausgangsklemmen 28
und 29 abgenommen werden kann.
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Zur besseren Übersicht ist im Ausführungsbeispiel der F i g. 6 nur
ein Schwinger 21 gezeichnet. Es lassen sich auch mehrere solche Schwinger über weitere
Koppelleitungen zusammenschalten (vgl. hierzu auch die schematische Darstellung
in F i g. 1). Durch die bereits geschilderten Maßnahmen können dann die Eingangsleitwerte
für die Haupt- und Nebenschwingung der einzelnen Schwinger unterschiedlich gewählt
werden, so daß dann bei einem solchen mehrgliedrigen Filter je nach den gestellten
Anforderungen eine größere Anzahl von Dämpfungspolen entweder nur auf einer Seite
oder zu beiden Seiten des Durchlaßbereiches erzielbar sind.
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In der F i g. 7 ist noch ein Ausführungsbeispiel eines dreikreisigen
Filters gezeigt, bei dem ein plattenförmiger Resonator 35 über eine Koppelleitung
36 angeregt wird, die an den Stirnseiten zweier Endschwinger 37 und 38 befestigt
ist. Im. Ausführungsbeispiel ist die Koppelleitung als Stab mit kreisförmigem Querschnitt
dargestellt. Jedoch sind auch beliebige andere Querschnittsformen denkbar. Die beiden
Außenkreise werden von den zwei elektrostriktiv angeregten, aus Stahl bestehenden
Schwingern 37 und 38 gebildet, die gleichzeitig die elektromechanischen Wandler
darstellen. Hierzu sind in die Schwinger 37 und 38 die aus einem elektrostriktiven
Material bestehenden Plättchen 39 und 40 unter Zwischenlage einer Silberschicht
eingelötet. Die elektromechanischen Wandler 37 und 38 sind über die metallischen
Haltedrähte 50 im Filtergehäuse 51 befestigt. Hierzu sind die Haltedrähte 50 einerseits
in den Schwingungsknoten der Endschwinger 37 und 38 und andererseits an den rechtwinkelig
aus dem Gehäuse ausgebrochenen Lappen 52 angelötet. Von den unteren Teilabschnitten
der Endschwinger 37 und 38 führen flexible Zuleitungsdrähte 53 zu den Klemmen
41 und 43, die über isolierte Durchführungen 54 elektrisch vom Gehäuse
getrennt sind. Im Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuse aus einem elektrisch leitenden
Material und übernimmt somit über die Haltedrähte 50 die Rückleitung des Stromes.
Die Anschlußklemmen 42 und 44 sind direkt mit dem Gehäuse verbunden.
Im allgemeinen kann der Schwinger 35 frei tragend an der Koppelleitung 36 befestigt
werden. Erforderlichenfalls kann der Schwinger 35 auch durch weitere Haltedrähte
55 an dem rechtwinkelig aus der Gehäusewand ausgebrochenen Lappen 56 befestigt sein.
Legt man an die Eingangsklemmen 41 und 42 eine elektrische Wechselspannung, dann
wird das Plättchen 39 im Takt der angelegten Wechselspannung gedehnt und zusammengezogen.
Der Schwinger 37 führt dann ausgeprägte Längsschwingungen aus, wenn seine Eigenresonanzfrequenz
mit der Frequenz der anregenden Wechselspannung übereinstimmt. In analoger Weise
kann an den Ausgangsklemmen 43 und 44 eine elektrische Wechselspannung abgenommen
werden, wenn die Eigenresonanzfrequenz des Schwingers 38 mit der vom Koppelelement
36 angebotenen Schwingung übereinstimmt. Durch den Schwinger 37, der entsprechend
der gewählten Anregung Längsschwingungen ausführt, wird die Koppelleitung 36 zu
Biegeschwingungen angeregt, die in Richtung des Doppelpfeiles 45 verlaufen.
Diese Biegeschwingungen erzeugen im mittleren Schwinger 35 in Richtung des Pfeiles
47 verlaufende Längsschwingungen, die seine Hauptschwingungen darstellen und den
Durchlaßbereich des Filters bestimmen. Die Längsschwingung wird durch die eventuell
erforderlichen Haltedrähte 55 praktisch nicht gestört, da diese im Schwingungsknoten
der Längsschwingung befestigt sind. Gleichzeitig bildet sich in der Koppelleitung
36 eine in Richtung des halbrunden Pfeiles 46 verlaufende Torsionsschwingung aus,
deren Amplitude über die Länge des Biegekopplers zwischen Null und einem Maximalwert
schwankt. Diese Torsionsschwingung wird dazu benutzt, um im mittleren Resonator
35 eine Nebenschwingung in Form einer Biegeschwingung in Richtung des Doppelpfeiles
48 anzuregen. (Die Wirkung der Haltedrähte 55 läßt sich durch geeignete Bemessung
des Schwingers 35 in das Verhalten des Eingangsleitwertes für die Biegeschwingung
einbeziehen.) Die Nebenschwingung erzeugt im Zusammenwirken mit der Hauptschwingung
einen Dämpfungspol, dessen Abstand vom Durchlaßbereich wiederum durch die dem Durchlaßbereich
benachbarten Resonanzfrequenzen der Nebenschwingung sowie durch den Verlauf der
Eingangsleitwerte für die Haupt- und Nebenschwingung beeinflußbar ist.
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Zur Erzeugung einer größeren Anzahl von Dämpfungspolen können wiederum
mehrere dem Schwinger 35 etwa gleichartige Schwinger an der Koppelleitung 36 befestigt
werden. Durch die entsprechende Wahl der Abmessungen liegt die Hauptresonanz aller
Schwinger im Durchlaßbereich des Filters, während die Dämpfungspole an unterschiedlichen
Stellen im Sperrbereich erscheinen.
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Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 7 ist als mittlerer Schwinger
ein Stufenschwinger, der in der F i g. 8 nochmals gesondert dargestellt ist, verwendet.
Beispielsweise kann durch Änderung der Dicke d und der Breite b des Ansatzes
und/oder der Breite b' der Platte bzw. durch Änderung der Länge 1' der Platte
und
der Länge l des Ansatzes das Verhältnis der Eingangsleitwerte der Haupt- und Nebenschwingung
geändert werden. Es läßt sich auch ein ungestufter Schwinger verwenden, bei dem
dann zur Änderung der in Frage kommenden Leitwerte bei konstant gehaltener Querschnittsfläche
die Dicke d und die Breite b' der Platte zu ändern sind.