DE2757224A1 - Electromechanical filter for e.g. carrier wave system - avoids unwanted resonance by having piezoelectric transducers of different sizes and materials - Google Patents

Abstract

The electromechanical filter for e.g. a channel filter in a carrier wave system consits of axially parallel flexural resonators fixed to a base plate and mechanically coupled by wires. The end resonators have piezoelectric transducers. The two peizoelectric transducer plates (3a, 3b) have different dimensions and/or are made of different materials. The advantage lies in avoiding unwanted resonance in a simple and cheap manner.

Description

ELEKTROMECHANISCHES FILTER ELECTROMECHANICAL FILTER

Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Filter mit achsparallel zueinander angeordneten Biegeresonatoren, die mit Haltedrähten auf einer Grundplatte befestigt und mechanisch miteinander gekoppelt sind und deren beide Endresonatoren mit einem piezoelektrischen Wandlerplättchen versehen sind.PRIOR ART The invention relates to an electromechanical filter with bending resonators arranged axially parallel to one another, with holding wires are attached to a base plate and mechanically coupled to each other and their both end resonators are provided with a piezoelectric transducer plate.

Ein derartiges elektromechanisches Filter ist beispielsweise aus der DT-OS 24 27 703, insbesondere aus deren Fig.8 bekannt.Such an electromechanical filter is, for example, from DT-OS 24 27 703, in particular known from FIG. 8.

Solche Filter lassen sich vorteilhafterweise in Trägerfrequenzgeräten verwenden, z.B. als Kanalfilter. Bei der Fertigung der Filter bereitet die Bewältigung der sogenannten Störresonanzen oder Nebenwellen gewisse Schwierigkeiten. Diese Störresonanzen beruhen auf Eigenschwingungen der Biegeresonatoren in anderen Richtungen als der erwünschten Schwingungsrichtung, der Nutzschwingungsrichtung. Eine unerwünschte Schwingungsrichtung ist z.B. die zur Nutzschwingungsrichtung orthogonale Schwingungsrichtung. Die Störresonanzen führen zu Verzerrungen der Filtercharakteristik, beispielsweise zu Dämpfungseinbrüchen im Sperrbereich der Dämpfungscharakteristik.Such filters can advantageously be used in carrier frequency devices use, e.g. as a channel filter. In the manufacture of the filter prepares the coping the so-called interfering resonances or side waves certain difficulties. These interfering resonances are based on natural vibrations of the bending resonators in other directions than the desired direction of vibration, the useful direction of vibration. An undesirable one The direction of vibration is, for example, the direction of vibration orthogonal to the useful direction of vibration. The interfering resonances lead to distortions of the filter characteristics, for example to attenuation drops in the blocking range of the attenuation characteristic.

Die an das Filter gestellten Forderungen lassen sich daher ohne besondere Maßnahmen nicht erfüllen.The requirements placed on the filter can therefore be met without any special requirements Failure to comply with measures.

Beim oben genannten bekannten Filter sind daher die Biegeresonatoren mit Kerben versehen, oder es ist ihr Abflachungsmaß variiert, so daß die Störresonanzen in einen Frequenzbereich verschoben sind, in dem sie sich nicht mehr nachteilig auf die. Dämpfungscharakteristik auswirken.In the above-mentioned known filter, therefore, the bending resonators are provided with notches, or their degree of flattening is varied, so that the interference resonances are shifted to a frequency range in which they are no longer disadvantageous on the. Affect damping characteristics.

Auf gabe Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein elektromechanisches Filter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der nachteilige Einfluß von Störresonanzen mit anderen als den bekannten Mitteln beseitigt ist.On task It is the object of the invention to provide an electromechanical Specify filter of the type mentioned, in which the adverse influence of Interfering resonance is eliminated by other than the known means.

Lösung Die Aufgabe wird wie im Patentanspruch angegeben gelöst.Solution The problem is solved as indicated in the claim.

Vorteil Die Verwendung unterschiedlicher Wandlerplättchen ist eine fertigungstechnisch einfache und billige Maßnahme.Advantage The use of different converter plates is one simple and cheap measure from a manufacturing point of view.

Beschreibung Die Erfindung wird nun anhand der einzigen Figur beispielsweise näher erläutert.Description The invention will now be exemplified with reference to the single figure explained in more detail.

Die Figur zeigt ein elektromechanisches Filter der bekannten Bauart. Mehrere abgeflachte zylindrische Biegeresonatoren R1 bis R6 sind über an den Schwlngungsknoten befestigte Haltedrähte 2 achsparallel zueinander auf einer Grundplatte befestigt. Die Endresonatoren Rt und R6 sind dabei mit einer senkrecht zur Nutzachwingungirichtung verlaufenden Abflachung la bzw. 6a versehen, auf welcher jeweils ein piezoelektrisches Wandlerplittchen 3a bzw. 3b befestigt ist.The figure shows an electromechanical filter of the known type. Several flattened cylindrical bending resonators R1 to R6 are about to the oscillation nodes fastened retaining wires 2 fastened axially parallel to one another on a base plate. The end resonators Rt and R6 are perpendicular to the useful oscillation direction extending flattening la or 6a, on each of which a piezoelectric Wandlerplittchen 3a or 3b is attached.

Die übrigen Biegeresonatoren R2, R3, R4 und R5 sind dagegen mit einer Abflachung 4a versehen, die parallel zur Nutzschwingungsrichtung an ihrer Unterseite angeordnet ist.The other bending resonators R2, R3, R4 and R5 are, however, with one Flattened area 4a is provided, which is parallel to the useful direction of oscillation on its underside is arranged.

Sämtliche Biegeresonatoren R1 bis R6 werden vor der Montage auf die Resonanzfrequenz abgeglichen.All bending resonators R1 to R6 are placed on the Adjusted resonance frequency.

Die Kopplung der einzelnen Resonatoren erfolgt über einen durchgehenden Koppeldraht 5, der im Bereich der Schwingungsbäuche an den Abflächungen 4a mit den Biegeresonatoren R2, R3, R4 und R5 verschweißt ist. Bei den Endresonatoren R1 und R6 erfolgt die Verschweißung mit der zylindrischen Mantelfläche an ihrer Unterseite.The coupling of the individual resonators takes place via a continuous one Coupling wire 5, which in the area of the antinodes on the flattened areas 4a with the Flexural resonators R2, R3, R4 and R5 is welded. With the end resonators R1 and R6 is welded to the cylindrical outer surface on its underside.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß Störresonanzen in erster Linie dadurch entstehen, daß die beiden Endresonatoren zusammen mit den beiden daran befestigten Wandlerplättchen ein schwingungsfähiges mechanisches System mit den unerwünschten Resonanzfrequenzen bilden, wenn der eingangsseitige Endresonator zusammen mit dem daran befestigten Wandlerplättchen in der zur Nutzschwingungsrichtung senkrechten Schwingungsrichtung zu Eigenschwingungen fähig ist, deren Frequenzen mit den Frequenzen von Eigenschwingungen des ausgangsseitigen Endresonators zenit Wandlerplättchen) zusammenfallen.The invention is based on the knowledge that interference resonances in arise primarily from the fact that the two end resonators together with the two attached transducer plates with a vibratory mechanical system the undesired resonance frequencies form when the input-side end resonator together with the converter plate attached to it in the direction of the useful oscillation perpendicular oscillation direction is capable of natural oscillations, their frequencies with the frequencies of natural oscillations of the output-side end resonator zenit Converter plates) coincide.

Die durch dieses schwingungsfähige System bewirkten Störresonanzen lassen sich nun verschieben, wenn man entweder die Kopplung zwischen den Teilsystemen, d.h.The disturbance resonances caused by this oscillatory system can now be shifted if either the coupling between the subsystems, i.e.

zwischen den beiden Endresonatoren, für die zur Nutzschwingungsrichtung orthogonalen Schwingungen verändert oder die Frequenzen der Eigenschwingungen der beiden Endresonatoren in der orthogonalen Richtung gezielt gegeneinander versetzt. Beim erfindungsgemäßen Filter geschieht nun das letztere vorzugsweise dadurch, daß die beiden Endresonatoren R1 und R6 mit piezoelektrischen Wandlerplättchen 3a und 3b versehen sind, die unterschiedliche Abmessungen haben. Somit sind an den beiden Endresonatoren R1 und R6 in der zur Nutzschwingungsrichtung orthogonalen Schwingungsrichtung unterschiedliche FlAchentrAgheitsmomente wirksam; die zu unterschiedlichen Eigenschwingungen in dieser Richtung führen. Die Frequenzen dieser Eigenschwingungen, d.h. die sogenannten Orthogonalresonanzen der beiden Endresonatoren R1 und R6 (jeweils zusammen mit den daran befestigten Wandlerplättchen 3a und 3b) lassen sich dadurch um einige Prozente gegeneinander versetzen. Untersuchungen haben gezeigt, daß diese Maßnahme fast inner genügt, sämtliche Forderungen, die an die Filtercharakteristik gestellt sind, zu erfüllen.between the two end resonators for the direction of useful oscillation orthogonal oscillations changed or the frequencies of the natural oscillations of the two end resonators in the orthogonal direction deliberately offset against each other. In the case of the filter according to the invention, the latter is preferably done in that the two end resonators R1 and R6 with piezoelectric transducer plates 3a and 3b are provided, which have different dimensions. So are both of them End resonators R1 and R6 in the oscillation direction orthogonal to the useful oscillation direction different area moments of inertia effective; which lead to different natural vibrations lead in this direction. The frequencies of these natural vibrations, i.e. the so-called Orthogonal resonances of the two end resonators R1 and R6 (each together with the converter plates 3a and 3b) attached to it can be reduced by a few percent offset against each other. Research has shown that this measure is almost internal is sufficient to meet all requirements that are placed on the filter characteristics fulfill.

Erwähnt sei dazu noch, daß theoretisch auch Plättchen mit gleichen Abmessungen, jedoch mit unterschiedlichen Materialeigenschaften, wie z.B. Dichte oder Kopplungsfaktor, verwendet werden können, um das Problem der Störresonanzen zu beseitigen.It should also be mentioned that theoretically there are also platelets with the same Dimensions, but with different material properties, such as density or coupling factor, can be used to solve the problem of spurious resonances to eliminate.

In der Praxis kann man Plättchen verschiedener Hersteller verwenden, die neben unterschiedlichen Abmessungen meistens auch unterschiedliche Materialeigenschaften besitzen.In practice, you can use plates from different manufacturers, which, in addition to different dimensions, usually also have different material properties own.

Falls diese fertigungstechnisch einfache Maßnahme der Verwendung unterschiedlicher Wandlerplättchen noch nicht dazu ausreicht, die gewünschte Filtercharakteristik zu erreichen, können weitere Biegeresonatoren derart behandelt werden, daß sich ihre Eigenschwingungen in der zur Nutzschwingungsrichtung orthogonalen Schwingungsrichtung bezüglich der Frequenzen voneinander unterscheiden. Damit wird ein Überkoppeln von zur Nutzschwingungsrichtung orthogonalen Eigenschwingungen von jeweils einem auf den anderen Biegeresonator verhindert. So läßt sich durch Anbringen einer Kerbe, wie an sich bekannt, an einem von zwei solcher Resonatoren, z.B. R2 und R5, ein Frequenzversatz der orthogonalen Eigenschwingungen von einigen Promillen erzielen.If this technically simple measure of the use of different The converter plate is not sufficient to achieve the desired filter characteristics To achieve, more bending resonators can be treated in such a way that their natural oscillations in the oscillation direction orthogonal to the useful oscillation direction differ from each other in terms of frequencies. This is a coupling of natural oscillations orthogonal to the useful oscillation direction of one each prevents the other bending resonator. By making a notch, as known per se, on one of two such resonators, e.g. R2 and R5 Achieve frequency offset of the orthogonal natural oscillations of a few per mill.

Ein solcher Frequenzversatz der orthogonalen Eigenschwingungen zweier Biegeresonatoren läßt sich andererseits auch in an sich bekannter Weise durch ein unterschiedliches Abflachungsmaß an den Stellen 4a erreichen. Beide letztgenannten Maßnahmen erfordern jedoch einen beträchtlichen Mehraufwand bei der Filterfertigung gegenüber der Verwendung unterschiedlicher Wandlerplättchen.Such a frequency offset of the orthogonal natural oscillations of two On the other hand, bending resonators can also be used in a manner known per se achieve different degrees of flattening at points 4a. Both of the latter However, measures require a considerable additional effort in filter production compared to the use of different converter plates.

Claims (1)

Patentanspruch Elektromechanisches Filter mit achsparallel zueinander angeordneten Biegeresonatoren, die mit Haltedrähten auf einer Grundplatte befestigt und mechanisch miteinander gekoppelt sind und deren beide Endresonatoren mit einem piezoelektrischen Wandlerplättchen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden piezoelektrischen Wandlerplättchen (3a, 3b) unterschiedliche Abmessungen und/oder unterschiedliche Materialeigenschaf ten haben. Electromechanical filter with axially parallel to each other arranged bending resonators, which are attached to a base plate with retaining wires and are mechanically coupled to each other and the two end resonators with one piezoelectric transducer plates are provided, characterized in that the two piezoelectric transducer plates (3a, 3b) different dimensions and / or have different material properties.