DE2213875A1

DE2213875A1 - MECHANICAL FILTERS WITH MULTIPLE COUPLING

Info

Publication number: DE2213875A1
Application number: DE19722213875
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Ing Kohlhammer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-03-22
Filing date: 1972-03-22
Publication date: 1973-10-04

Description

Mechanische Filter mit mehrfacher Kopplung Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der an sich bekannten mechanischen Filter mit mehrfacher Kopplung. Multiple Coupling Mechanical Filters The invention relates to an improvement on the per se known mechanical filters with multiple coupling.

Mechanische Filter bestehen meist aus einer Reihe von mit ihren Längsachsen parallel zueinander und in einer Ebene angeordneten prismatischen Resonatoren, wobei jeder der Resona toren mit den benachbarten Resonatoren durch mechanische Koppelelemente, meist dünne, längsschwingende Drähte verbunden ist.Mechanical filters usually consist of a number of with their longitudinal axes prismatic resonators arranged parallel to one another and in one plane, wherein each of the resonators with the neighboring resonators by mechanical coupling elements, mostly thin, longitudinally oscillating wires are connected.

Mechanische Filter der beschriebenen Art haben, ebenso wie LC-Filter mit in gleicher Weise einfach gekoppelten Parallelschwingkreisen in den Querzweigen in den Sperrbereichen einen stetigen Dämpfungsverlauf. Dämpfungspole bei endlichen Frequenzen können bei solchen Filtern, wie bekannt, verwirklicht werden, wenn zusätzlich zur Kopplung zwischen benachbarten Resonatoren bzw. Schwingkreisen auch nichtbenachbarte Resonatoren bzw. Schwingkreise miteinander gekoppelt werden.Mechanical filters of the type described have, as well as LC filters with parallel oscillating circuits simply coupled in the same way in the transverse branches a steady attenuation curve in the restricted areas. Attenuation poles at finite As is known, frequencies can be realized in such filters, if in addition for coupling between neighboring ones Resonators or oscillating circuits also non-adjacent resonators or oscillating circuits can be coupled with one another.

Eine solche Anordnung hat bei mechanischen Filtern mit dem üblichen Aufbau den Nachteil, dass die überlangen Koppelelemente zwischen nichtbenachbarten Resonatoren zu unerwünschten Schwingungsformen neigen. So können beispielsweise als Längsschwinger vorgesehene Koppelelemente Biegeschwingungen ausführen und dann die gewollte Wirkung herabsetzen.Such an arrangement has with mechanical filters with the usual Construction has the disadvantage that the overlong coupling elements between non-adjacent Resonators tend to have undesirable waveforms. For example Execute bending vibrations provided as a longitudinal oscillator coupling elements and then reduce the intended effect.

Es bestand daher die Aufgabe, eine Anordnung zu finden, die diesen Nachteil nicht hat.It was therefore the task to find an arrangement that this Does not have any disadvantage.

Das er£indungsgemässe mechanische Filter, bestehend aus einer Kette parallel zueinander angeordneter Resonatoren, von denen jeder mit den in der Kette unmittelbar vorhergehenden und nachfolgenden Resonatoren durch mechanische Koppelelemente verbunden ist, und in dem zusätzliche mechanische Eoppelelemente in der Kette nicht unmittelbar aufeinander folgende Resonatoren verbinden, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gruppen von in der Kette unmittelbar aufeinander folgenden Resonatoren in verschiedenen untereinander parallelen Ebenen durch die oder senkrecht zu den Längsachsen der Resonatoren übereinander angeordnet sind, dass der letzte Resonator jeder Gruppe mit dem ersten der folgenden Gruppe so gekoppelt ist, dass die Übertragungsrichtung im Filter von Ebene zu Ebene wechselt, und dass die zusätzlichen Soppelelemente jeweils zwei Resonatoren-aus verschiedenen Gruppen und Ebenen miteinander verbinden.The mechanical filter according to the invention, consisting of a chain parallel resonators, each with those in the chain immediately preceding and following resonators by mechanical coupling elements connected, and in which additional mechanical coupling elements in the chain are not connect directly consecutive resonators is characterized by that at least two groups of resonators directly following one another in the chain in different mutually parallel planes through or perpendicular to the Longitudinal axes of the resonators are arranged one above the other that the last resonator each group is coupled to the first of the following group in such a way that the transmission direction in the filter moves from level to level, and that the additional Double elements each have two resonators - from different groups and levels with one another associate.

Zum besseren Verständnis zeigen schematische Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemässer mechanischer Filter. In jedem der Beispiele sind sechs Resonatoren R in zwei Gruppen zu je drci Resonatoren gezeigt, die in ihrer natürlichen Reihenfolge durch Koppelelemente K und Kv untereinander verbunden sind. Die Koppelelemente K verbinden die Resonatoren einer Gruppe untereinander, die Koppelelemente Kv zwei in ihrer natürlichen Reihe aufeinanderfolgende Resonatoren in unterschiedlichen Gruppen. Ein zusätzlliches Eoppelelement Kz verbindet in den Beispielen jeweils den zweiten mit dem fünften Resonator. Der Ein- bz. Ausgang Jeder Filters ist durch je ein Wandlerelement W gekenn3eichaet.For a better understanding, schematic drawings show various Embodiments of mechanical filters according to the invention. In each of the examples six resonators R are shown in two groups of three resonators each, which are shown in FIG their natural sequence connected to one another by coupling elements K and Kv are. The coupling elements K connect the resonators of a group to one another, the coupling elements Kv two resonators following one another in their natural series in different groups. An additional Eoppelelement Kz connects in the Examples are the second with the fifth resonator. The entrance or exit everyone Each filter is characterized by a converter element W.

Bei den Filtern nach den Figuren 1 und 2 sind die Resonatoren R als Biegeschwinger ausgebildet, die innerhalb jeder Gruppe durch längsschwingende Koppelelemente K untereinander verbunden sind. Die Koppelelemente Kv und die zusätzlichen Koppelelemente Kz zwischen Resonatoren verschiedener Gruppen sind als Biegeschwinger ausgebildet. Beim Filter nach Fig. 1 sind die zwei Gruppen von Resonatoren in zwei Ebenen durch die Längsachsen der Resonatoren angeordnet, während beim Filter nach Fig. 2 diese Ebenen senkrecht zu den Längsachsen der Resonatoren verlaufen.In the filters according to Figures 1 and 2, the resonators R are as Flexural vibrators formed within each group by longitudinally oscillating coupling elements K are interconnected. The coupling elements Kv and the additional coupling elements Kz between resonators of different groups are designed as flexural oscillators. In the filter according to FIG. 1, the two groups of resonators are through in two planes arranged the longitudinal axes of the resonators, while in the filter of FIG Planes run perpendicular to the longitudinal axes of the resonators.

Bei den Filtern nach den Figuren 3, 4 und 5 sind die Resonatoren R als Torsionsschwinger ausgebildet, die innerhalb jeder Gruppe durch längsschwingende Koppelelemente K untere in ander verbunden sind.In the filters according to Figures 3, 4 and 5, the resonators R designed as a torsional oscillator, which within each group by longitudinally oscillating Coupling elements K lower are connected to each other.

Im Filter nach Fig. 3 liegen die Resonatoren jeder der zwei Gruppen in je einer Ebene durch die Längsachsen der Resonatoren einer Gruppe. Die Koppelelemente Kv und Kz zwischen Resonatoren verschiedener Ebenen sind ebenfalis längsschwingend. Ihre Befestigungspunkte an den Resonatoren sind um etwa 900 gegenüber den Befestigungspunkten der Koppelelemente K an den Resonatoren derselben Gruppe versetzt.In the filter of FIG. 3, the resonators of each of the two groups are located in one plane each through the longitudinal axes of the resonators of a group. The coupling elements Kv and Kz between resonators of different levels are also oscillating lengthways. Their attachment points on the resonators are around 900 compared to the attachment points of the coupling elements K on the resonators of the same group.

In den Filtern nach den Fig. 4 und 5 liegen die Resonatoren jeder der zwei Gruppen in je einer Ebene senkrecht zu den Längsachsen-der Resonatoren. Beim Filter nach Fig. 4 sind Resonatoren aus verschiedenen Gruppen durch als Biegeschwinger wirkende Koppelelemente Kv und Kz verbunden1 die etwa parallel zu den, jedoch ausserhalb der Längsachsen der Resonatoren verlaufen. Dagegen sind beim Filter nach Fig. 5 Resonatoren verschiedener Gruppen durch achsengleich mit den Längsachsen dieser Resonatoren angeordnete und als Torsionsschwinger wirkende Koppelelemente Kv und Kz verbunden.In the filters of FIGS. 4 and 5, the resonators are each located of the two groups in a plane perpendicular to the longitudinal axes - the resonators. In the filter according to FIG. 4, resonators from different groups are used as flexural oscillators acting coupling elements Kv and Kz connected1 the approximately parallel to, but outside the longitudinal axes of the resonators. In contrast, in the case of the filter according to FIG Resonators of different groups by coaxial with the longitudinal axes of these Coupling elements Kv and arranged in resonators and acting as torsional vibrators Kz connected.

Bei den Filtern nach den Figuren 6 und 7 sind die Resonatoren R als Biegeschwinger ausgebildet, die sowohl innerhalb jeder Gruppe als auch zwischen den Gruppen durch langss¢hwingende Koppelelemente K, Kv und Kz untereinander verbunden sind. In beiden Beispielen liegen die Resonatoren Jeder der zwei Gruppen in je einer Ebene durch die Längsachsen der Resonatoren einer Gruppe, und die Resonatoren jeder Gruppe sind gegenüber den Resonatoren der anderen Gruppe versetzt.In the filters according to FIGS. 6 and 7, the resonators R are as Flexural vibrators are formed, both within each group and between the groups are connected to one another by long-swinging coupling elements K, Kv and Kz are. In both examples the resonators are in each of the two groups in one Plane through the long axes of the resonators of a group, and the resonators of each Group are offset from the resonators of the other group.

Im Filter nach Fig. 6 greifen die Koppelelemente K zwischen den Resonatoren R einer Gruppe jeweils etwa in der Mitte zwischen zwei Schwingungsknoten jedes Resonators an, während die Koppelelemente Kv und Kz zwischen Resonatoren unterschiedlicher Gruppen ausserhalb der Schwingungsknoten und nahe der Rno den der Resonatoren angreifen.In the filter according to FIG. 6, the coupling elements K engage between the resonators R of a group in each case approximately in the middle between two oscillation nodes of each resonator on, while the coupling elements Kv and Kz between resonators different Attack groups outside the vibration nodes and close to the ring of the resonators.

Im Filter nach Fig. 7 greifen die Koppelelemente K zwischen den Resonatoren R einer Gruppe nahe den Enden der Resonatoren an, während das-den letzten Resonator der ersten Gruppe mit dem ersten Resonator der zweiten Gruppe verbindende Koppelelement Kv etwa in der Mitte zwischen zwei Schwingungsknoten der Resonatoren angreift. Das zusätzliche Koppelelement Kz kann entweder in gleicher Weise wie das Koppelelement Kv ångeordnet sein oder, wie dargestellt, an den zwei zu verbindenden Resonatoren einerseits innerhalb und andererseits ausserhalb der Schwingungsknoten angreifen und dannin einer oder der anderen Richtung, verstärkend oder abschwächend wirken.In the filter according to FIG. 7, the coupling elements K engage between the resonators R one group near the ends of the resonators, while that-the last resonator coupling element connecting the first group to the first resonator of the second group Kv attacks approximately in the middle between two oscillation nodes of the resonators. That additional coupling element Kz can either be used in the same way as the coupling element Kv be arranged or, as shown, on the two resonators to be connected attack on the one hand inside and on the other hand outside the vibration nodes and then in one direction or the other, strengthening or weakening.

Claims

Patentansprüche Claims

Mechanisches Filter, bestehend aus einer Kette parallel zueinander angeordneter Resonatoren, von denen jeder mit den in der Kette unmittelbar vorhergehenden und nachfolgenden Resonatoren durch mechanische Koppelelemente verbunden ist, und in dem zusätzliche mechanische Koppelelemente in der Kette nicht unmittelbar aufeinander folgende Resonatoren verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gruppen von in der Kette unmittelbar aufeinander folgenden Resonatoren in verschiedenen untereinander parallelen Ebenen durch die oder senkrecht zu den Längsachsen der Resonatoren übereinander angeordnet sind, dass der letzte Resonator jeder Gruppe mit dem ersten der folgenden Gruppe so gekoppelt ist, dass die Übertragungsrichtung im Filter von Ebene zu Ebene wechselt, und dass die zusätzlichen Koppelelemente jeweils zwei Resonatoren aus verschiedenen Gruppen und Ebenen miteinander verbinden.Mechanical filter consisting of a chain parallel to each other arranged resonators, each with those immediately preceding in the chain and subsequent resonators are connected by mechanical coupling elements, and in which additional mechanical coupling elements in the chain are not directly related to one another connect the following resonators, characterized in that at least two groups of resonators immediately following one another in the chain in different mutually parallel planes through or perpendicular to the longitudinal axes of the Resonators are arranged one above the other that the last resonator of each group is coupled to the first of the following group so that the transmission direction in the filter changes from level to level, and that the additional coupling elements Connect two resonators from different groups and levels with each other.

2. Mechanisches Filter nach Anspruch 1 mit Biegeresonatoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren jeder Gruppe untereinander durch längsschwingende Koppelelemente verbunden sind, und dass die Koppelelemente zwischen Resonatoren unterschiedlicher Gruppen als Biegeschwinger ausgebildet sind (Fig. 1, 2). 2. Mechanical filter according to claim 1 with bending resonators, characterized characterized in that the resonators of each group mutually vibrate longitudinally Coupling elements are connected, and that the coupling elements between resonators different groups are designed as flexural oscillators (Fig. 1, 2).

3. Mechanisches Filter nach Anspruch 1 mit Torsionsresonatoren1 dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren jeder Gruppe untereinander und Resonatoren unterschiedlicher Gruppen durch längsschwingende Koppelelemente verbunden sind, wobei die Koppelelemente innerhalb einer Gruppe einerseits und die Koppelelemente zwischen verschiedenen Gruppen andererseits an den Resonatoren an um etwa 90° versetzten Punkten angreifen (Fig. 3).3. Mechanical filter according to claim 1 with Torsionsresonatoren1 thereby characterized that the resonators of each group with each other and resonators different groups are connected by longitudinally oscillating coupling elements, wherein the coupling elements within a group on the one hand and the coupling elements between different groups on the other hand at the resonators at about 90 ° Attack points (Fig. 3).

4. Mechanisches Filter nach Anspruch 1 mit Torsionsreson.atoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren je- -der Gruppe untereinander durch längsschwingende Koppelelemente verbunden sind, und dass die Koppelelemente zwischen Resonatoren unterschiedlicher Gruppen als Liegen schwinger ausgebildet sind und etwa parallel zu den Längsachsen der Resonatoren, jedoch ausserhalb dieser Längsachsen verlaufen (Fig. 4).4. Mechanical filter according to claim 1 with Torsionsreson.atoren, characterized characterized in that the resonators of each group with each other by longitudinally oscillating Coupling elements are connected, and that the coupling elements between resonators different groups are designed as reclining vibrators and roughly parallel to the longitudinal axes of the resonators, but outside these longitudinal axes (Fig. 4).

5. Mechanisches Filter nach Anspruch 1 mit Torsionsresonatoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren jeder Gruppe untereinander durch längsschwingende Koppelelemente verbunden sind, und dass die Koppelelemente zwischen Resonatoren unterschiedlicher Gruppen als mit den Längsachsen der Resonatoren achsengleiche Torsionsschwinger ausgebildet sind (Fig. 5).5. Mechanical filter according to claim 1 with torsion resonators, characterized characterized in that the resonators of each group mutually vibrate longitudinally Coupling elements are connected, and that the coupling elements between resonators different groups than coaxial with the longitudinal axes of the resonators Torsional oscillators are formed (Fig. 5).

6. Mechanisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren jeder Gruppe gegenüber den Resonatoren der anderen Gruppe versetzt sind, und dass sowohl die Resonatoren jeder Gruppe untereinander als auch Resonatoren aus verschiedenen Gruppen durch längsschwingende Koppelelemente verbunden sind (Fig. 6 und 7). L e e r s e i t e6. Mechanical filter according to claim 1, characterized in that that the resonators of each group offset from the resonators of the other group are, and that both the resonators of each group among themselves and resonators from different groups are connected by longitudinally oscillating coupling elements (Fig. 6 and 7). L e r s e i t e