DE1616400B2 - Anordnung eines elektromechanischen kettelfilters bestehend aus einer anzahl von mechanischen biegeschwingern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung eines elektromechanischen Kettenfilters, bestehend aus einer Anzahl von mechanischen Biegeschwingungen, die untereinander mittels Biegefedern gekoppelt sind, wobei je nach Bandbreiteanforderungen die Kopplung zwischen Biegeschwingern und Biegefedern im Schwingungsbauch oder Schwingungsknoten oder einer dazwischenliegenden Stelle des Biegeschwingers erfolgt.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine solche Anordnung anzugeben, die nach Art der in Filmtechnik aufgebauten gedruckten Schattungen ausgebildet ist, sich durch Massenfertigung auch in Miniaturausführung leicht herstellen und bequem in Schaltungen der heutigen Leiterplattentechnik einfügen läßt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Folie au» einem mechanisch mit hoher Güte und sehr geringem Temperaturkoeffizienten schwingungsfähigen Material an ihren Rändern mit einer nicht schwingungsfähigen Randversteifung versehen ist, daß in diese Foile zwei oder mehr Reihen vun reclueckförmigen Fenstern angeordnet sind, daß die Fenster zweier benachbarter Reihen gegeneinander versetzt sind, daß die Stege zwischen zwei Fenstern einer Reihe als mi. Biegeschwingungen erregbare Zunge dienen und ihre Abmaße in Zusammenwirken mit der Dicke der Fclie und den Materialkonstanten des Materials der Folie so gewählt sind, daß die Zungen die gewünschte Resonanzfrequenz aufweisen, daß weiter die zwischen den Fenstern zweier Reihen befindlichen Stege als koppelnde Biegefedern dienen, daß ferner die erste Zunge der so gebildeten Kette mittels eines elektromechanischen Wandlers zu Biegeschwingungen angeregt und diese mittels eines mechanoelektrischen Wandlers von der letzten Zunge der KtUe wieder gefiltert in elektrische Schwingungen rückverwandelt werden. In Forlbildung der Erfindung werden ab Schwingungswandler magnetostriktive Wandler ein-

ao gesetzt.

Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend beschrieben werden. Es zeigt dabei

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Aufbauanordnung in Aufsicht und Schnitt,

F i g. 2 eine zweckmäßige Ausführung eines elektromechanischen Wandlers für diese Aufbauanordnungen,

F i g 3 eine Modifikation der Aufbauanordnung nach Fig. 1.

F i g. 1 A und 1 B zeigt in Aufsicht und Schnitt ein elektromechanisches Kettenfilter, das für die Fertigung in Mikrominiaiurtechnik geeignet ist. Ein Dünnfilm 17, der entweder aus einem leitenden Materi.il wie die unter dem Handelsnarnen »Ni Span C« tekannte Eisen-Nickellegierung mit sehr geringem Temperaturkoeffizienten odd ui«:: einem, nichtleitenden Material wie Glas oder Quarz besteht, ist .-"it einer Schicht 16 aus magnetostriktivem Material, z. B. Nickel oder Lisen, beschichtet. Aus diesem Film sind rechteckige Ausschnitte 19 und 20 entfernt, so daß 6 Zungen 40 und die Kopplerteile 39 in Form von Biegefedern übrigbleiben, die in Zusammenwirken das kettenförmige Filternetzwerk bilden.
Diese flächenhafte mechanische Filteranordnung wird an ihren Rändern, wenn mechanisch notwendig, durch einen Rahmen, der in seinem inneren Ausschnitt den schwingenden Teil frei läßt und nicht beeinflußt, versteift.

Wie bei allen elektro-mechanischen Kettenfilteranordnungen notwendig, muß das mechanische Kettenfilter an seiner Einspeisungsstelle mittels eines elektro-mechanischen Wandlers zu den mechanischen Schwingungen angeregt werden und diese mechanischen Schwingungen am Ausgang mittels eines mechanoelektrischen Wandlers in elektrische zurückverwandelt werden. Hierzu können im vorliegenden Fall prinzipiell alle Wandler, die das Anregen bzw. die Wandlung von Biegeschwingungen gestatten, eingesetzt werden, z. B. piezoelektrische oder magne tostriktive Wandler. In der Fig. 1 ist der elektro- mechanische Wandler mit seinen Anschlüssen 27 und der mechano-elektrische Wandler mit seinen Anschlüssen 28 als magnetostriktiver Wandler ausgebildet und dargestellt. Die Wandler haben, wie in F i g. 2 dargestellt, die Form einer T-förmigen Zunge.

Diese magnetostriktiven Wandler sind auf diejenigen Zungen 40 angebracht, die zwischen den Ausschnitten 19 und 20 liegen. Die magnetostriktive

Schicht 16 dieser Zungen wird von der übrigen Schicht 16 durch Entfernen von Umrißlinien 23 und 26 dieser Schicht oder Entfernen oder Niehtaufbringen der übrigen Schicht getrennt,

1st das magnetostriktive Material der Schicht 16 leitend, so wird in dem stehenbleibenden magnetostriktiven Material auf dieser Zunge 40 durch weitere Aussparungen 24 und 25 ein mäanderförmiger Sitromweg hergestellt, der bei nichtleitendem magnetostriktivem Material durch eine entsprechend geformte, aufgelegte Leiterschicht gebildet werden kann. Im ersten Falle ist die leitende magnetostriktive Schicht, wenn die Trägerschicht 17 aus leitendem Material, z. B. Ni Span C besteht, durch eine Zwischenschicht zu isolieren. Diese mäanderförmige leitende Schicht ist mit Anschlüssen 27 bzw. 28 versehen, denen das erregende Signal zugeführt bzw. über die das gewandelte mechanische Ausgangssignal elektrisch abgenommen wird.

Wird an die Zuleitungen 27 ein elektrisches Wechselstromsignal angelegt und sind die rnagneto- «triktiven Schichten der Wandler durch einen Gleich- «trorn oder ein permanentes Feld vorpolarisiert, so lührt die erregende Zunge Biegeschwingungen aus, die auf die übrigen Zungen 40 durch die als mit diesen Zungen im Schwingungsbauch gekoppelte Biegeledern wirkenden Teile 39 übertagen werden, so daß an den. Ausgangsanschlüssen 28 ein elektrisches Signal auftritt, das gegenüber dem Eingangssignal entsprechend den mechanischen Eigenschaften des Filters gefiltert ist.

Die beschriebene Anordnung weist zwischen bingang und Ausgang nur einen Übertragungsweg au In Fig. 3A und 3 B ist nun in Aufsicht und Sc nut ein elektromechanisches Kettenfilter mit zwei unutragungswegen dargestellt. 34 und 35 sind hier ül beiden Wandler, 32 die rechteckformigen Ausschnitte., 29 die Randversteifung, 30 der Trägerfilm und M die magnetostriktive Schicht. Das Filter ist sonst völlig gleichartig mit dem vorher beschriebenen aui-

Bisher sollten die Zungen 40 mit den als Biegefedern wirkenden Teilen 38 an den Schwingungsbäuchen der Zungen gekoppelt sein. Diese Kopplung kann auch im Schwingungsknoten oder einer zwi-

sehen Schwingungsbauch und Schwingungsknoten liegenden Stelle der Zunge 40 erfolgen. Der gewählte Kopplungspunkt hängf von den an das Filter gestellten Bandbreiteforderungen ab.
Die vorhergehend beschriebenen Anordnungen tür

so ein elektromechaniscVis Kettenfilter weisen einen Aufbau auf, der im Ρηαζίρ dem für die Technik tier gedruckten Schaltungen und insbesondere der HImtechnik verwendeten weitgehend entspricht. Es lassen sich somit auch die in diesen Techniken bekannten

Herstellungsverfahren für das Aufbringen von Schienten und ihre spätere Verarbeitung beispielsweise durch Ätzen usw. weitgehend auch hierauf anwenden. Vorteile dieser Anordnungen sind deshalb insbesondere darin zu sehen, daß sie sich mit einer fur die

Massenherstellung geeigneten Technik in Miniaturbauweise realisieren lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung für ein elektromecliunisches Kettenfilter, bestehend aus einer Anzahl von mechanischen Biegeschwingern, die untereinander mittels Biegefedern gekoppelt sind, wobei je nach Bandbreiteforderungen die Kopplung zwischen Biegeschwingern und Biegefedern im Schwingungsbauch oder Schwingungsknoten oder einer dazwischenliegenden Stelle des Biegeschwingers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie (17 bzw. 30) aus einem mechanisch mit hoher Güte und sehr geringem Temperaturkoeffizienten schwingungsfähigen Material an ihren Rändern mit einer nicht schwingungsfähigen Randversteifung (18 bzw. 29) versehen ist, daß in diese I ulie (17 bzw. 30) zwei oder mehr Reihen von rechteekförmigen Fenstern (19, 20 bzw. 32) angeordnet sind, daß die Fenster (19, 20 bzw. 32) zweier benachbarter Reihen gegeneinander versetzt sind, daß die Stege zwischen zwei Fenstern einer Reihe als mit Biegeschwingungen erregbare Zunge (40) dienen und iare Abmaße in Zusammenwirken mit der Dicke der Folie (17 bzw. 30) so gewählt sind, daß die Zungen (40) die gewünschte Resonanzfrequenz aufweisen, daß weiter die zwichen den Fenstern zweier Reihen befindlichen Stege (39) als koppelnde Biegefedern dienen, daß ferner ciie erste Zunge (40) der so gebildeten Kette mittels eines elektromechanischen Wandlers (34) zu Biegeschwingungen angeregt und diese mittels eines mechanoelektrischen Wandlers ^35) von der letzten Zunge (40) der Kette wieder gefiltert in elektrische Schwingungen rückverwandelt werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektromechanischer Wandler (34) und als mechanoelektrischer Wandler (35) magnetostriktive Wandler in Form einer T-förmigen Zunge (40) verwendet werden.