DE2427703C2

DE2427703C2 - Elektro-mechanisches Filter

Info

Publication number: DE2427703C2
Application number: DE2427703A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Tokio/Tokyo Igarashi; Ichiro Imaguschi; Toshio Nagashima
Original assignee: Kokusai Electric Co Ltd
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1973-06-11
Filing date: 1974-06-08
Publication date: 1984-09-13
Also published as: DE2427703A1; BE816194A; GB1437288A; CH581407A5; US3931600A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Filter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einem bekannten Filter wird ein Koppelelement in Öffnungen eingeführt, die an Knotenpunkten der Resonatoren vorhanden sind, wobei letztere zwillingsartig vereinigt sind und Stangen quadratischen oder rechtekkigen Querschnitts bilden, der mechanisch genau hergestellt werden kann. Das Koppelelement ist durch Punktschweißen an die Oberflächen der Resonatoren befestigt. Diese Ausführungsform hai jedoch den Nachteil, daß die stangenförmigen Resonatoren es verhindern, das Koppelelement an vorbestimmten Stellen zu befestigen. Die Kopplungspunkte des Koppelelementes liegen nämlich an den flachen Oberflächen der Resonatoren, so daß diese Befestigungsart äquivalent derjenigen ist, die eine Unregelmäßigkeit für die Koppelelementkonstante verursacht Dadurch ergibt sich eine Abweichung von der Frequenzübertragungscharakteristik.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist zwar bekannt, anstelle von quadratischen oder rechteckigen Resonatoren runde Resonatoren zu verwenden. Hier ist aber nachteilig, daß bei runden stabförmigen Biegeschwingungsresonatoren Störresonanzfrequenzen auftreten.

Wenn runde Resonatoren als Filter verwendet werden und wenn man ein Koppelelement und abstützende Drähte an ihnen befestigt, erzeugt die Masse des Koppelelementes und der Stützdrähte Resonanzschwingungen, die senkrecht zur Resonanzschwingungsrichtung der Resonatoren liegen, d. h. es treten Störresonanzen auf, deren Frequenzen so nahe an der Frequenz der Arbeitsfrequenz liegen, daß sie die Übertragungscharakteristik des Filters verzerren.

Wesentlich ist, daß Longitudinalresonanz im allgemeinen für eine breite Bandart oder eine Torsions- oder Biegeresonanz bei engen Bändern verlangt wird. Wie jedoch aus der Art der Resonanz erkennbar, hat ein Biegeresonatorkörper eine Resonanzbeschränkung durch Widerstand und Resonanz der Umgebungsluft hinzunehmen. Im einzelnen, wenn eine Mehrzahl von Biegeresonatoren mit nahen Abständen zueinander und parallel angeordnet ist, überträgt sich die Resonanz einer der Resonatoren über die umgebende Luft (Luftleerresonanz) wirksam zu den anderen Resonatoren. Ferner, wenn die Resonatoren in einem einzigen Gehäuse vorhanden sind, werden Schallwellen, die von jedem Resonator erzeugt werden, an den Innenwänden des Gehäuses reflektiert, so daß die Resonanz des Resonators selbst, aber auch anderer Resonatoren, beeinflußt wird und die Folge ist ein Abfall der Frequenzcharakteristik des Filters. Wenn andere Resonanzarten, die nicht Biegeresonanzen sind, zur Anwendung kommen, z. B. die Längs- bzw. Schubresonanz, ist der Einfluß nicht so stark, aber es können doch Schwierigkeiten auftreten, die vom erwünschten Standard der Charakteristik abhängen. Zwar ist in diesem Zusammenhang bereits vorgeschlagen worden, schalldämpfenden Werkstoff oder Werkstoff mit unregelmäßiger Reflexion in das Gehäuse einzusetzen. Hierbei wurde jedoch festgestellt, daß ein solches Verfahren den Resonator nicht betriebssicher arbeiten läßt.

Es ist ein elektromechanisches Filter mit einer Mehrzahl miteinander gekoppelter Resonatoren bekannt, bei welchem mindestens ein Resonator, insbesondere der mit einer piezokeramischen Wandlerplatte versehene Endresonator ein unterschiedliches Verhältnis von Durchmesser zu Länge (Schlankheit) verglichen zu den übrigen Resonatoren, aufweist. Ferner kann mindestens einer der Resonatoren eine Querschnittsänderung, verglichen mit einem anderen Resonator haben. Die Resonatoren sind über eine Brücke miteinander mechanisch gekoppelt und mil Hilfe von Haltedrähten, die an einer Knotenlinie des Resonators befestigt sind, an einem Gehäusc abgestützt. Der Flächeniniialt des Querschnitts des metallischen Teiles des eingangsseitigen Endresonators weicht von jenem des ausgangsseitigen Endresonalors ab. Diese Ausbildung des Resonators kann auch auf Biegeschwinger übertragen werden. Allerdings wird hier das Problem, welches sich aus der Beziehung zwischen einer Querschnittsinhomogenität eines Resonators und den Störresonanzen des Filters ergibt, nicht angesprochen (AT-PS 2 45 629).

Bei einem elektromagnetischen Filter mit gegebenenfalls einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Resonatoren wird mindestens eine Querschnittsinhomogenität bei einem Biegeresonator vorgesehen, die allerdings senkrecht zur Längsachse des Resonators und möglichst im Bereich des Energiemaximums der zu beeinflussenden Resonanzschwingung angeordnet wird. In der Regel wird eine Mehrzahl solcher Kerben angeordnet, die symmetrisch zur Resonatormitte liegen können. Hierdurch soll eine Störung durch die Dämpfungseinbrüche verringert, bzw. ihre Verteilung einem Frequenzrasler so angepaßt werden, daß sie zu solchen Frequenzen abgedrängt werden, bei welchen sie ohnehin keine nennenswerte Störung verursachen würden. Allerdings ist hier die Ausdehnung der Kerbe in der Längsrichtung des Resonators bewußt klein gehalten.

Es wird nicht das Problem angesprochen, Störresonanzschwingungen zu beseitigen, die sich bei einem Biegeschwinger senkrecht zur Längsrichtung der Resonatorachse und senkrecht zum Vektor der Arbeitsfrequenz ausbreiten (DE-AS 12 64 638).

Es ist auch ein elektromechanisches Filter bekannt, das ein Gehäuse aufweist, in dessen Innenraum der Luftdruck verminderbar ist (US-PS 23 58 087). Die Resonatoren sind im Gehäuse untergebracht und plattenförmig ausgebildet. Querschnittsinhomogenitäten werden aber nicht angesprochen.

Es ist ferner ein mehrere miteinander gekoppelte Biegeresonatoren enthaltendes Filter bekannt, wobei die Resonatoren im Querschnitt kreisförmig, aber mit einer Abflachung ausgebildet sind und die Endresonatoren an dieser Abflachung ein piezokeramisches Wandlerelement tragen. Die Resonatoren sind an ihren Schwingungsknoten durch Halteelemente an einer Grundplatte abgestützt. Die Biegeschwingungen der Resonatoren erfolgen parallel zur Grundplatte. Zwischen Filterkörper und einer Gehäusewand ist ein schallschluckendes Material in Form einer Schicht vorhanden, die senkrecht zur Schwingungsrichtung auftretende Luftresonanzen dämpft. Außer dieser Abflachung sind andere Querschnittsinhomogenitäten nicht vorgesehen (DE-OS 20 48 162).

Ferner sind elektromechanische Filter für niedrige Frequenzen mit U-förmigen Resonatoren, die durch Koppelstäbe miteinander verbunden sind und bei dem die Endresonatoren zwei piezokeramische Plättchen

bo tragen, bekannt; hier wird die Übertragungscharakteristik in Abhängigkeit von der Abmessung des Resonators und der Anordnung der piezokeramischen Platte untersucht (»journal of the Institute of Electrical Communication Engineers of Japan« Vol.48, No. 11,

b5 Seiten 1974 bis 1978, November 1965).

Bei einem bekannten Filter mit Biegeresonatoren schwingen diese senkrecht zur Ebene ihrer Platte. Durch piezokeramische Plättchen ist eine Eingangs-

und eine Ausgangsseite, durch ein Koppelelement die Ankoppelung der Resonatoren gegeben. Letztere können auch U-förmig ausgebildet sein. Es wird die Bandbreite der Übertragungscharakteristik bezogen auf ein Amplitudennormal des Resonators in Abhängigkeit von der Länge und des Durchmessers des Koppelelementes untersucht (»Abstracts« zum »Journal of the Institute of Electrical Communication Engineers of japan« Vol.48, No. 11,Seiten Hund 15,November 1965).

Bei plattenförmigen Resonatoren, die Biegeschwingungen unterworfen sind, können V-förmige Haltedrähte an der Oberfläche des Resonators befestigt und insbesondere verschweißt werden, wobei der Befestigungspunkt durch die Spitze des V bestimmt ist. Allerdings ist hier der Resonator die piezoelektrische Platte selbst.

Die Haltedrähte dienen gleichzeitig als Elektrode. Ein Anlöten des Haltedrahtes erfolgt dadurch, daß durch ihn ein entsprechender Stromdurchgang veranlaßt wird. Nachträglich werden die Drahtschenkel des Halteelementes an andere separate Drähte, die an Stromanschlußklemmen liegen, angelötet (GB-PS 6 97 869).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei runden stabförmigen Resonatoren die Störresonanzen vollständiger als bisher zu unterdrücken, insbesondere die Resonanzfrequenzen, deren Schwingungsvcktor senkrecht zur Vektor-Richtung der Resonanzarbeitsfrequenz des Resonators liegt, unter Beibehaltung der Möglichkeit, den Resonator mit relativ hoher mechanischer Genauigkeit, auch in Serie, kostensparend herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt. Hier kommt es einmal darauf an. Filter mit verringertem Innendruck zu schaffen, eine Übertragung der Schallwelle in die Luft zu unterdrükken und eine Verschlechterung der Filterkennwerte zu verhindern, die sonst durch Reflexion der Schallwellen an den Innenwänden des Gehäuses auftreten würden. Bei den Ausführungsformen nach den Unteransprüchen soll diese Druckverminderung durch einfache und zuverlässige Bauteile erreicht, eine wirksame Abdichtung gewährleistet und ferner eine für die Serienproduktion geeignete vereinfachte Stützeinrichtung für die Resonatoren geschaffen werden.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines mechanischen Filters gemäß erster Ausführungsform:

Fi g. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines elektromechanischen Wandlers, verwendet im mechanischen Filter gemäß F i g. 1;

Fig.3A und 3B jeweils eine stirnseitige bzw. eine Seitenansicht eines mechanischen Resonanzkörpers zur Verwendung der Ausführungsform gemäß Fig. 1;

F i g. 4,5,6 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Ausführungsform gemäß F i g. 1;

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, jedoch mit einer Abwandlung des mechanischen Filters der Fig. 1; F i g. 8 eine schematische perspektivische Ansicht eines mechanischen Filters gemäß einer /weiten Ausführungsform der Erfindung:

F i g. 9A und 9B sind eine stirnseitige Ansicht bzw. eine Seitenansicht eines mechanischen Resonanzkör-Ders, verwendet in der Ausführungsform gemäß Fig. 8;

F i g. 10, 11,12 sind graphische Darstellungen, die zur Erläuterung der Ausführungsform der F i g. 8 dienen;

Fig. 13 eine schematische geschnittene Ansicht eines Behälters gemäß einer weiteren Ausführungsform, mit einem mechanischen Filter in ihm;

Fig. 14 eine der Fig.3 ähnliche Ansicht, jedoch mit einer Abwandlung der Ausführungsform der F i g. 13;

F i g. 15 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung des ίο Verfahrensschrittes, um eine Halteeinrichtung herzusteilen, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung-,

Fig. 16 eine Seitenansicht mit einer Halteeinrichtung, hergestellt nach dem anhand Fig. 15 erläuterten Verfahren;

Fig. 17 eine schematiscne perspektivische Ansicht einer Anwendungsart der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung nach F i g. 15 und 16 an einem runden, stabförmigen Biegeresonator;

F i g. 18A, 18B, 19A, 19B, 20A, 2OB stirnseitige Ansichten bzw. hierzu die Seitenansichten anderer Ausführungsformen stabförmiger Resonatoren.

Bei dem elektromechanischen Filter gemäß F i g. 1 sind auf einer Grundplatte 1 ein Endresonator 2a am Eingang und ein Endresonator 2b am Ausgang jeweils mit Hilfe von Halteelementen 2a', 26'befestigt, wobei die beiden Endresonatoren im wesentlichen parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind. Ein mechanischer Resonator 3 ist auf der Grundplatte 1 in ähnlicher Weise zwischen den Endresonatoren 2a und 2b mit Hilfe von Halteelementen 3' befestigt. Außer einem Resonator 3 können mehrere solche Resonatoren 3 vorhanden und im wesentlichen parallel sowie mit Abstand zueinander angeordnet sein. Wahlweise kann ein solcher Resonator auch, je nach Einzelfall, entfallen.

Die Endresonatoren 2a und 2b am Eingang und am Ausgang und der Resonator 3 sind mechanisch in Kaskadenform durch ein Koppelelement 4 verbunden, welcher zu Biegeresonanzen befähigt ist. Eine piezokeramisehe Platte 5a ist an einer Abflachung an der Eingangsscite des Endresonators 2a befestigt. Eine ähnliche piezokeramische Platte Sb ist an der Abflachung an der Ausgangsseite des Endresonators 2b befestigt und (nicht dargestellt) die Eingangs- und Ausgangsleiter sind jeweils von diesen Platten 5b abgeführt.

Bei dieser Ausführungsform weisen die gegenüberliegenden Abflachungen der Endresonatoren 2a und 2b nach außen. Sie können aber auch nach einwärts weisen wie in F i g. 7 dargestellt.

F i g. 2 zeigt den Endresonator 2a oder 2b als runden und stangenförmigen Bauteil mit einem etwa kegelstumpfartigen Kreisquerschnitt mit Abfiachungen 2a" oder 2b", die piezokeramische Platte 5a oder 5b ist an die Abflachung 2a"oder 2b"befestigt Der Resonator 3 gemäß F i g. 3 besteht aus Metall und hat die Form einer Stange kreisförmigen Querschnitts sowie eine axiaie Nut 6 am Boden. Die Nut 6 hat die Aufgabe, Störresonanzfrequenzen von der Arbeitsfrequenz auszusieben (Querschnittsinhomogenität), bo Auch wenn bei dieser Anordnung die Anzahl der Resonatoren 3 zwischen den Endresonatoren 2a, 2b nur Null bis Drei beträgt, ist ermittelt worden, daß sogar bei ausgesiebter Störfrequenz f,' und Verwendung von Endresonatoren 2a oder 2b von kreisförmigem Querschnitt nicht vermieden werden kann, daß noch eine Siörfrcquenz. die in F i g. 4 als ein »Pseudokreis« gestrichelt angedeutet ist, auftritt.

Die Überlegungen waren darauf gerichtet, diese Stör-

frequenz sicher zu beseitigen, und es wurde erkannt, daß die Störfrequenz auftritt, wenn das Verhältnis—mit

Maßangaben gemäß F i g. 2 gleich ist /wischen der Eingangs- und Ausgangsseite, bezogen auf die Rndresonatoren, so daß unterschiedliche Werte für dieses Verhältnis der Endresonatoren vorgesehen werden müssen, um die Störfrequenz zu beseitigen, d. h. man macht die Abflachung und somit das Verhältnis dlD am Endresonator unterschiedlich an der Eingangsseite zum Verhältnis an der Ausgangsseite.

Um Störfrequenzen des Resonators außer Resonanz zu bringen, ist nun der mechanische Resonator 3 mit einer Nut 6 versehen. Beispielsweise ist die Länge bzw. der Durchmesser des Resonators mit L bzw. D und die Länge bzw. die Tiefe der Nut 6 / bzw. H. Dann ist das Verhältnis für die Bedingungen an der Nut 6 und für die Störfrequenz f,' der Arbeitsfrequenz /Ό diejenige, wie in Fig.5 dargestellt. Fig.6 veranschaulicht die Tendenz der Frequenzwandlung bei dieser Bauart, wobei auf der Abszisse^Jie Frequenz, auf der Ordinate die Größe der

Abschwächung — angegeben ist. Somit ist erkennbar,

daß durch diese Lehre die Herstellung von Störfrequenzen vermieden und eine ausgezeichnete Übertragungscharakteristik gewonnen werden kann; hierbei ist die Nut an der Stelle der Resonatormantelfläche vorgesehen, die der Befestigungsstelle des Koppeldrahtes gegenüberliegt.

Bei einer Ausführungsform des Filters nach Fig. 8 wird eine Grundplatte für die Montage, z. B. in gedruckter Schaltungstechnik verwendet, und an dieser wird eingangsseitig ein Endresonator 14a montiert, der einen Resonatorkörper 12a kreisförmigen Querschnitts enthält, und zu Biegeresonanzen befähigt ist. Eine piezokeramische Platte 13a ist an eine Abflachung 12a' des Resonatorkörpers befestigt. Ferner ist an der Ausgangsseite ein Endresonator 146 ähnlicher Bauart vorhanden und mit Hilfe eines jeweiligen Paares von Stützdrähten 15a, 15a'und 156,156'derart montiert, daß zwei die Endresonatoren 14a und 146 parallel und im Abstand zueinander liegen. Zwischen ihnen sind parallel und im Abstand runde stabförmige, mechanische Resonatoren R\ und R_n angeordnet, die zu Biegeresonanzen befähigt sind und an einer Grundplatte 11 mit Hilfe von gebogenen Drähten, die jeweils ein Paar von Schenkeln 16-1 und 16-1', ..., 16-n und 16-n' haben, in gleicher Weise wie für die Endresonatoren angegeben montiert. Ein Koppeldraht 17, befähigt zur Longitudinalresonanz, erstreckt sich über als auch senkrecht zu den Achsen der Endresonatoren 14a, 146 und den Resonatoren R\ und R_n im Mittelteil der Resonatoren und ist an ihnen durch Punktschweißen befestigt.

In den F i g. 9a und 9b ist der Resonator R_n dargestellt und veranschaulicht die Montage an eine Grundplatte 11. Aus ihnen ist erkennbar, daß Resonatoren R\ und R_n Nuten 18-1 bis 18-n haben, gebildet im mittleren Teil an der dem Koppeldraht entgegengesetzten Seite. Diese Nuten liegen gegenüber der oberen Fläche der Grundplatte 11. Ferner sind Stützdrähte 15a und 15a', 156 und 156", 16-1 und 16-1',.., 16-n und 16-n'an den Knotenpunkten an derjenigen Seite vorhanden, welche gegenüber der Seite liegt, an der der Koppeldraht 17 befestigt ist Er wird an der Grundplatte 11 durch geeignete Befestigungsteile, oder z. B. durch Schweißen od. dgl, festgemacht, wie in F i g. 9 veranschaulicht

Die Arbeitsfrequenz, welche die Charakteristik der Filter bestimmt, wird durch f_r in F i g. 9a veranschaulicht.

d. h. ihr Vektor liegt in der Seitenrichtung, und der Resonan/.vektor von /', in der Richtung senkrecht hierzu erzeugt die Störfrequenz. In diesem Falle wirkt die in jedem Resonator vorhandene Nut als eine Inhomogeni^r> tat, bezogen auf die Richtung f,, und als Abweichung von der Qucrschnittsform, bezogen auf die Richtung f_r, und bewirkt somit eine starke Frequenzverminderung nach gleichem Prinzip wie es bei dem sognannten Stufenresonator der Fall ist, wobei die Bedingung f_r > f, to erfüllt wird. Wenn Länge bzw. Durchmesser jedes Resonators R\ ... R_n L bzw. D sind und die Tiefe jeder Nut 18-1 ... 18-n H, zeigt Fig. 10 die Beziehung zwischen f_r und f, in Abhängigkeit von der Gestalt der Nut bzw. der Vertiefung.

Fig. 11 veranschaulicht den Verlauf der Frequenzübertragungscharakteristik des Filters, bei dem Resonatoren vorhanden sind, bei welchen keine solche Nut vorhanden ist, wobei die Abszisse die Frequenz und die Ordinate die Abschwächung in dB angibt. In diesem Falle treten öfters Störfrequenzen an der Frequenz f, auf, wie durch den gestrichelten »Pseudokreis« dargestellt. Wenn jedoch jeder Resonator mit einer nutförmigen Vertiefung gemäß Erfindung versehen ist, wird die Störfrequenz f, aus dem unteren Band des Filters »verdrängt«, so daß die Übertragungscharakteristik, wie in F i g. 12 veranschaulicht, verbessert wird.

Die aus dem Band verdrängte Störfrequenz kann an der Eingangsseite bzw. Ausgangsseite durch Endresonatoren 14a bzw. 146 und einen (nicht dargestellten) Koppelkreis unterdrückt werden. 1st die Nut seitlich zur Achse des Resonators ausgebildet, kann zwar die Störfrequenz aus dem oberen Band des Filters verdrängt werden. Wenn die Bandbreite des Filters jedoch groß ist, müßten die Abmessungen der Nut größer werden, was die Exaktheit der mechanischen Bearbeitung verringert, aber die Kosten erhöht.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 13 wird ein Gehäuse für den Filter F verwendet, wobei der Druck verringert und eine hermetische Abdichtung erreicht wird. Es sind Endresonatoren 101a bzw. 1016 an der Eingangs- bzw. Ausgangsseite vorhanden, mit Biegeschwingungsresonanzkörpern 102a und 1026, die piezokeramische Platten 103a und 1036 aufweisen; zwischen ihnen sind runde stabförmige Resonatoren 104a, 1046 und 104c vorhanden. Die Resonanzkörper sind mechanisch über einen Koppeldraht 105 verbunden und an eine Grundplatte 107, die in gedruckter Schaltungstechnik hergestellt sein kann, mit Hilfe von Stützdrähten 106 montiert.

so Das nach unten offene Gehäuse hat einen, eine Vertiefung 108 aufweisenden Gehäusedeckel 10. Die Bodenfläche der Vertiefung hat eine durchgehende Öffnung !09. Der Gehäusedeckel 110 ist dicht mit der Bodenplatte 111 verbunden, die durch eine klebfähige Schicht an die Grundplatte 107 befestigt ist, an die der Filter Fmontiert ist Ein Plättchen 112, das an einer oder an beiden Seiten eine klebfähige Vinylschicht od. dgl. trägt ist an die Vertiefung 108 festgemacht, so daß sie die öffnung 109 bedeckt.

Das Gehäuse wird in einen Druckminderofen (nicht dargestellt) eingeführt, durch eine Vakuumpumpe der Druck im Ofen auf einen vorbestimmten Wert gebracht die Luft über Öffnung 109 aus dem freien Raum zwischen Plättchen 112 und der Bodenfläche der Vertiefung abgesaugt, und so die öffnung 109 hermetisch abgedichtet Eine vollständigere Abdichtung der öffnung ergibt ein abdichtender Werkstoff 113, z. B. Silikon oder Epoxydharz, der in die Vertiefung 108 in den Bereich ober-

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halb des Plättchens 112 zugeführt wird. Da die öffnung im Boden der Vertiefung 108 gebildet ist, und die Vertiefung mit dem abdichtenden Werkstoff 113 gefüllt wird, .■:. wird vermieden, daß der Werkstoff über den Gehäuse-

■■ deckel 110 nach außen quillt und somit seine Außenabmessungen vergrößert. Somit wird Druckminderung und hermetische Abdichtung des Filters durch eine einfache Bauart erreicht, aber wirksam ein Abfall der Filtercharakteristik vermieden.

;>' Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 ist eine Ver-

'' tiefung 118' in einer Bodenplatte 111' des Gehäuscdck-

M kels 110 gebildet, während eine Grundplatte 107' auf ,: einem Paar von an der Bodenplatte 111 abgestützten J Bauteilen 114 und 115 ruht. Diese können aus dämpfcn- ;fi dem Werkstoff, wie Gummi oder Schaumgummi beste-

/- Die Ausführung gemäß Fig. 15—17 zeigt eine Stüt-

/. zeeinrichtung für den Resonator gemäß Erfindung. Hier

'Vj sind aus Metalldrähten bestehende Halteelemente 203;/

f| und 2036 durch Punktschweißen in ihrer Mitte an Kno-

11 tenpunkte 202a und 2026 des Biegeschwingungsresona-

J: tors 201 montiert, und dann werden die Halteelcmente

Jf 203a und 2036 von ihren Schweißpunkten hinweg so

I gebogen, daß die gebogenen Teile jedes Drahtes zuein-

i| ander in Richtungen wie durch F i g. 15 angedeutet ste-

'fj hen, bis also die gebogenen Teile im wesentlichen senk-

|ii recht zur Achse des Resonators 201 kiefernadelähnlich

fi zu stehen kommen. Hierbei sind die freien Enden der

% Halteelemente 203a und 2036 an die Grundplatte 205 in

U der Weise befestigt, wie die Stellen 204a und 2046 in

J F i g. 16 veranschaulichen.

i Fig. 17 zeigt diese Anwendung an einem runden

'$ stabförmigen Biegeresonatorkörper 211.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 18A, B ist ein Resonator 301 mit einer Nut 302 versehen, deren Quer- J5 schnittsform in einer Ebene, parallel zur Longitudinalachse, ein Dreieck ist. Resonator 401 nach F i g. 19A und 19B ist mit einer Nut 402 versehen, deren Querschnittsform in einer Ebene parallel zur Longitudinalachsc halbzylindrisch ist. Der Resonator 501 gemäß F i g. 20A und 2OB ist mit einer Nut 502 versehen, welche eine

H Kombination aus einer Nut ist, deren Querschnittsform

I parallel zur Längsachse des Resonators quadratisch ist,

If mit einer oberen pyramidenförmigen Nut, die der quaff dratischen Nut sich anschließt. Jeder dieser Resonato-

ja? ren kann in vorteilhafter Weise in dem Filter verwendet

$ werden.

1

i| Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

$

55

b0

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromechanisches Filter,

bei welchem mehrere, parallelachsig angeordnete, stabförmig ausgebildete mechanische Biegeresonatoren kreisförmigen Querschnittes aus einem metallischen Werkstoff vorgesehen sind, die nebeneinander in einer Ebene oberhalb einer Grundplatte liegen und durch Koppelelemente miteinander vcrbunden sind, und

bei welchem die Endresonatoren jeweils durch ein piezokeramisches Plättchen auf einer Abflachung des Resonatorkörpers entlang seiner Längsachse zugleich als Wandler wirksam sind, und

bei welchem des weiteren die Abflachung der Endresonatoren aufgrund der Anordnungsweise dieser Resonatoren in einer Ebene liegt, die senkrecht zu der durch die Grundplatte bestimmten Ebene verläuft, und bei welcher ferner alle Resonatoren jeweils im Bereich ihrer Schwingungsknoten Halteelemente aufweisen, die mit ihrem anderen Ende an der Grundplatte befestigt sind, und bei welchem das gesamte Filter-Schwingsystem von einem Gehäuse umgeben ist, in dessem Inneren Luftresonanzen unterbunden sind, gekennzeichnetdurch

a) die Anwendung von Endresonatoren (2a, 2b; 14a, Hb), bei welchen der Flächeninhalt des Querschnittes des metallischen Teils des eingangsseitigen Endresonators (2a. 14a^ von jenem des ausgangsseitiger» Endresonators (2b, 14/^abweicht,

b) die Anwendung von Resonatoren (R\... R_n) mit einer Querschnittsinhomogenität (18-1... 18-n) im Fall der Einfügung von einem oder mehreren Resonatoren zwischen den Endresonatoren (14a, Hb),

c) die Anwendung von geradlinigen (17) oder von mäanderförmigen, Biegeschwingungen ausführenden Koppelelementen (4) zur Verbindung der Resonatoren,

d) die Anwendung eines Gehäuses (110, UO'), in dessen Innenraum der Luftdruck verminderbar ist,

mit der Maßgabe,

daß bei den gegebenenfalls zwischen den Endresonatoren (14a, Hb) eingefügten Resonatoren (R\ ... R_n) die Querschnittsinhomogenität jeweils an der Stelle der Resonator-Mantelfläche vorgesehen ist, die der Befestigungsstelle des Koppeldrahtes (17) gegenüberliegt, und

daß im Fall der Anwendung geradliniger Koppelelemente zwischen den einzelnen Resonatoren diese Koppelelemente zu einem einzigen, für Längsschwingungen bemessenen, durchgehenden Koppeldraht (17) zusammengefaßt sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekcnnzeich- wi net. daß die Resonator-Querschnittsinhomogenität durch eine Nut (6) verwirklicht ist, die in einer die Nut halbierenden und zugleich die Längsachse des Resonators (3) enthaltenden Ebene einen rcchleckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweist b^r> (F ig. 3B).

3. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Resonator-QuerschnittsinhoinogeniUit in Form einer Nut (302), die in einer die Nut halbierenden und zugleich die Längsachse des Resonators (301) enthaltenden Ebene einen dreieckförmigen Querschnitt zeigt (F i g. 18A, 18B).

4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonator-Querschnittsinhomogenität durch eine Nut (402) zustandekommt, die in einer die Nut halbierenden und zugleich die Längsachse des Resonators (401) enthaltenden Ebene einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist (F i g. 19A, 19B).

5. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Resonator-Querschnittsinhomogenität in Form einer Nut (502), die in einer die Nut halbierenden und zugleich die Längsachse des Resonators (501) enthaltenden Ebene einen Querschnitt zeigt, der in seinem an der Mantelfläche des Resonators (501) beginnenden Abschniii rechteckförmig oder quadratisch und in seinem hieran anschließenden Abschnitt in der Weise dreieckförmig ist, daß die Basisseite des Dreiecks zugleich die eine Seite des Rechtecks bzw. des Quadrats bildet (F i g. 20A, 20B).

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Grundplatte (205) verlaufenden Halteelemente (203a, 203f>; der einzelnen Resonatoren (201) jeweils durch ein gefaltetes Drahtstück verwirklicht sind, dessen beiden Schenkel sich berühren und dessen Knickpunkt mit dem Resonator an einem Knotenpunkt (202a bzw. 202b) seiner Biegeschwingung durch Punktschweißung verbunden ist, während das andere Ende des gefalteten Drahtstückes an der Grundplatte (205) verankert ist (F i g. 15 bis 17).

7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das für das Filter-Schwingsystem vorgesehene Gehäuse aus einer Bodenplatte (Ul) sowie aus einem Gehäusedeckel (110) besteht und daß der Gehäusedeckel (110), der eine parallel zur Bodenplatte (111) verlaufende Hauptfläche sowie vier seitliche Flächen aufweist, an seiner Hauptfläche mit einer Vertiefung (108) versehen ist, in deren parallel zur Hauptfläche des Gehäusedeckels (110) angeordneten Bodenfläche sich eine öffnung (109) befindet, die ein diese Bodenfläche bedeckendes Plättchen (112) luftdicht verschließt, das an seiner einen oder an seinen beiden Hauptflächen mit einer klebfähigen Vinylschicht bedeckt ist und daß die Vertiefung (108) oberhalb des Plättchens (112) mit einem abdichtenden Werkstoff (113) wie Silikon- oder Epoxydharz gefüllt ist (F i g. 13).

8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das für das Filter-Schwingsystem vorgesehene Gehäuse aus einer Bodenplatte (11Γ) sowie aus einem Gehäusedeckel (UO') besteht, der eine parallel zur Bodenplatte (Hl') verlaufende Hauptfläche sowie vier seitliche Flächen aufweist, und daß die Bodenplatte (111') mit einer Vertiefung (118') versehen ist, in deren parallel zur Ebene der Bodenplatte (Hl') angeordneten, die Vertiefung (118') abschließenden Wandteil sich eine öffnung (119') befindet, die ein den Boden der Vertiefung (118') bedeckendes Plättchen (112') luftdicht verschließt, das an seiner einen oder an seinen beiden Hauptflächen mit einer klebfähigen Vinylschicht bedeckt ist, und daß die Vertiefung (118') unterhalb des Plättchens (112') mit einem abdichtenden Werkstoff (113') wie Silikon- oder Epoxydharz gefüllt ist (Fig. H).