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Mechanisches Frequenzfilter
Es sind mechanische Hochfrequenzfilter ver- schiedener Formen bekannt, die aus in Longitudi- nal-, Torsions- oder Plattenschwingungen angereg- ten zylindrischen oder plattenförmigen Resonanz- körpern bestehen, welche über zylindrische oder drahtförmige Kopplungselemente miteinander ge- koppelt sind (Proc. I. RJ. Januar 1957, Seiten 5 bis 16). Es hat sich gezeigt, dass derartige Filter ausser dem gewollten Durchlassfrequenzband häu- fig noch eine Reihe von Nebenwellen aufweisen, die u. U. sehr nahe bei dem Durchlassfrequenzbe- reich liegen und deren Ursachen noch nicht völlig geklärt sind. Vermutlich beruht das Auftreten sol- cher Nebenwellen auf der Anregung anderer als der gewollten Schwingungsformen.
Es hat sich gezeigt, dass die Unterdrückung von
Nebenwellen bei derartigen Frequenzfiltem dadurch bewirkt werden kann, dass innerhalb des Filters der Schwingungsmodus der einzelnen Koppelele- mente gewechselt wird. Gemäss der Erfindung wer- den daher bei einem mechanischen Frequenzfilter, bestehend aus mehreren, alle im gleichen Schwin- gungsmodus erregten Resonanzkörpern, die über leitungsartige mechanische Koppelelemente miteinr ander gekoppelt sind, mindestens zwei verschiede- nen Arten von Kopplungselementen verwendet, die sich durch ihren Schwingungsmodus unterscheiden.
Die Fig. I, 2,3, 4 und 5 zeigen Beispiele für einige Arten von Kopplungen, die zwischen ein- zelnen Resonanzkörpern, die im gleichen Schwin- gungsmodus erregt sind, möglich. sind. Dabei sind bei den verschiedenen Elementen die Schwingung- formen durch Buchstaben angedeutet, und zwar für die Resonanzelemente durch grosse Buchstaben, für die Koppelelemente durch kleine Buchstaben.
T bzw. t bedeutet Erregung in Torsionsschwingun- gen, L bzw. I in Longitudinal-und B bzw. b in
Biegeschwingungen.
Fig. 6,7, 8,9, 10, 11 und 12 zeigen Ausführungsbeispiele für die Erfindung teilweise in rein schematischer Darstellung.
Fig. l zeigt zwei zylindrische Resonanzkörper. 1, die durch einen auf gleicher Achse liegenden Kopplungszylinder 2 geringeren Querschnitts miteinander gekoppelt sind. Ein solches, an sich bekanntes Gebilde kann sowohl in Torsionsschwingungen als auch in Longitudinalschwingungen erregt werden, wie für die ausgezogenen Pfeile einerseits und die gestrichelten Pfeile anderseits angedeutet ist. Unterhalb der Zeichnung ist durch T angedeutet, dass die beiden Resonanzkörper 1 in Torsionsschwin- gungen erregt sind und durch t, dass in diesem Falle auch das Koppelelement 2 Torsionsschwingungen ausführt.
Oberhalb der Zeichnung ist durch L an- gedeutet, dass die Schwingkörper 1 auch in Longi- tudinalschwingungen erregt sein können und durch
1, dass in diesem Falle auch das Koppelelement 2 longitudinal erregt wird. Fig. 2 zeigt die Kopp- lung zweier in Torsionsschwingungen T erregter
Resonanzkörper 1, die mittels Kopplungsdrähten 3 gekoppelt sind, die Longitudinalschwingungen I übertragen. Entsprechend ist die Kopplungsart un- terhalb der Zeichnung mit T, 1, T bezeichnet.
Fig. 3 zeigt die Kopplung zweier in Torsionsschwingungen erregter Resonanzkörper durch Bie- geschwingungen. Hiezu sind zwischen den beiden auf gleicher Achse angeordneten Resonanzkörpern
1 Drähte 4 befestigt, wobei auch jede andere An- zahl von Kopplungsdrähten möglich ist. Dieser Fall ist mit T, b, T zu bezeichnen. Fig. 4 zeigt in glei- cher Bezeichnungsweise eine Kopplung L, t, L, wobei als Resonanzkörper Zylinder 11 geringen Querschnitts dienen, die in Longitudinalschwingungen erregt sind, und als Kopplungselement ein Zylinder 12 grossen Querschnitts, der in Torsionsschwingungen erregt ist. Fig. 5 zeigt den Fall L, b, L, bei dem die Zylinder 1 in Longitudinalschwingungen erregt sind und durch ein draht-oder bandförmiges Koppelelement 14, welches in Biegeschwingungen erregt ist, gekoppelt sind.
Bei allen diesen bekannten oder anderweitig vorgeschlagenen Kopplungsarten haben die Resonanzelemente vorzugsweise die Länge)../2 für die der Durchlassfrequenz entsprechende mechanische Wellenlänge in dem Material des Schwingkörpers, während die Kopplungse1emente vorzugsweise die Länge /4 besitzen.
Während die bekannten Filter bisher stets so aufgebaut waren, dass durch das ganze Filter hindurch sowohl für die Kopplungselemente als auch für die Resonanzkörper jeweils der gleiche Schwingungsmodus verwendet wurde, wird bei der Erfindung - wie erwähnt - der
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Schwingungsmodus der Kopplungselemente im Zuge des Filters gewechselt, um in den einzelnen Resonanzkörpern auftretende Nebenwellen, für welche die unterschiedlichen Kopplungselemente verschiedene Übertragungseigenschaften besitzen, an ihrer Fortpflanzung durch das ganze Filter hindurch zu verhindern.
Fig. 6 zeigt als Beispiel die Ausführung eines Filters, bei dem zwischen der Kopplungsart gemäss Fig. l und der Kopplungsart gemäss Fig. 2 abgewechselt wird. Das Filter besteht aus vier Gruppen
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einen koaxialen Zylinder 2 gekoppelt sind. Die ein- zelnen Gruppen sind durch Kopplungselemente 3 gemäss Fig. 2 miteinander gekoppelt. Zur Ein- und
Auskopplung der Hochfrequenzenergie dienen über longitudinal schwingende Koppeldrähte 5 angekop- pelte elektromechanische Energiewandler 6, die z. B. aus vormagnetisierten, magnetostriktiven Fer- ritschwingern bestehen können, welche ihrerseits durch Koppelspulen 7 erregt werden. Die einzelnen
Gruppen von Resonanzkörpern sind zwischen zwei festen Platten 8 grosser Masse eingespannt. Dabei liegt zwischen dem Einspannpunkt und dem Reso- nanzkörper jeweils ein Koppelelement 2 von z. B.
) J4 Länge.
Eine Abwandlung der an Hand der Fig. 6 be- schriebenen Anordnung zeigt Fig. 7, bei der die einzelnen Gruppen zwischen den beiden Platten 8 grosser Masse durch eine Spitzenlagerung 9 gehal- ten werden. Im übrigen entspricht die Anordnung der in Fig. 6 dargestellten und braucht nicht noch- mals beschrieben zu werden.
In den Abbildungen 8-12 sind rein schematisch weitere Möglichkeiten zum Aufbau von Filtern mit gemischter Kopplung gemäss der Erfindung dargestellt, wobei-wie. in den Fig. l bis 5 - durch
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Biegeschwingungen)Schwingungsmodus der Koppelelemente entsprechend bezeichnet ist. Fig. 8 zeigt z. B. den Fall T, t, T, b, T, also bei den Koppelekmenten einen Wechsel zwischen Torsions- und Biegekopplung.
Fig, 9 zeigt den Fall T, t, T, T-und Fig. 10 den Fall L, 1, L, b, L. Fig. 11 zeigt den Fall L, t, L, 1, L und Fig. 12 den Fall T, 1, T, b, T. In dieser
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gleichartigschwingenden Resonanzkörpern finden.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Mechanisches Frequenzfilter, bestehend aus mehreren, alle im gleichen Schwingungsmodus erregten Resonanzkörpern, die über leitungsartige mechanische Koppelelemente miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,, dass mindestens zwei verschiedene Arten von Kopplungselementen verwendet sind, die sich durch ihren Schwingung modus unterscheiden.