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DE1250568A1 - - Google Patents

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DE1250568A1
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Germany
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coupling
bodies
resonance
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Pending
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German (de)

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Description

UNDESREPUBLIK DEUTSCHLAjH^UNDESREPUBLIK DEUTSCHLAjH ^

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.Int. Cl.

H 03 hH 03 h

Deutsche Kl.: 21 g - 34 German class: 21 g - 34

Nummer: 1 250 568Number: 1 250 568

Aktenzeichen: T 12835 IX d/21 g
Anmeldetag: 5. November 1956
File number: T 12835 IX d / 21 g
Filing date: November 5, 1956

Auslegetag: 21. September 1967Opening day: September 21, 1967

Die Erfindung betrifft ein mechanisches Frequenzfilter, bei welchem mehrere gleichartige Resonanzkörper sowie eine oder mehrere jeweils alle Resonanzkörper miteinander verbindende Koppelleitungen aus homogenen Drähten vorgesehen sind und bei welchem die Resonanzkörper, für die sich auf Grund ihrer Struktur Leitungsstücke mit gleichmäßigem Induktivitäts- und Kapazitätsbelag als elektrisches Ersatzschaltbild ergeben, unterschiedliche Kopplungsfaktoren aufweisen.The invention relates to a mechanical frequency filter in which several resonance bodies of the same type as well as one or more coupling lines each connecting all the resonance bodies to one another made of homogeneous wires are provided and in which the sound box, for which Due to their structure, line sections with uniform inductance and capacitance as electrical ones Equivalent circuit result, have different coupling factors.

Es gibt nun verschiedene Wege, einen unterschiedlichen Koppelfaktor zwischen den Resonanzkörpern eines mechanischen Frequenzfilters zu erzielen.There are now different ways, a different coupling factor between the resonance bodies of a mechanical frequency filter.

So ist beispielsweise die Möglichkeit bekannt, die . Koppelfaktoren durch unterschiedliche Dimensionierung der Koppelelemente einzustellen. Dabei ist jedoch zu beachten, daß bei zu longitudinalen Schwingungen erregten Resonanzkörpern der Kopplungsfaktor sich mit dem Quadrat des Durchmessers des Kopplungsdrahtes ändert, so daß nur ein beschränkter Bereich von Kopplungsgraden mit mechanisch noch zu verwirklichenden Durchmessern der Kopplungsdrähte erhalten werden kann.For example, it is known that the. Coupling factors due to different dimensions adjust the coupling elements. It should be noted, however, that when too longitudinal Vibrations excited resonance bodies, the coupling factor is equal to the square of the diameter of the coupling wire changes, so that only a limited range of degrees of coupling with mechanical still to be realized diameters of the coupling wires can be obtained.

Weiter ist durch die USA.-Patentschrift 2 518 452 ein mechanisches Filter bekannt, bei dem Resonanzkörper und Koppelelemente längs einer gemeinsamen Achse alternierend aufeinanderfolgen, wobei die unterschiedliche Kopplung zwischen den Resonanzkörpern dadurch erreicht wird, daß die Koppelelemente am Boden von in Richtung der Längsachse in die Resonanzkörper eingebrachten Bohrungen angreifen. Dieses bekannte mechanische Frequenzfilter weist den Nachteil auf, daß es große Schwierigkeiten bereitet, die Koppelelemente am Boden der Bohrungen so zu fixieren, daß sich eine einwandfreie Kopplung ergibt. Eine weitere Möglichkeit, unterschiedliche Kopplungen zu erzielen, besteht darin, die Koppelelemente an unterschiedlichen Punkten der Resonanzkörper angreifen zu lassen.A mechanical filter is also known from US Pat. No. 2,518,452, in which the resonance body and coupling elements alternately follow one another along a common axis, the different coupling between the resonance bodies is achieved in that the coupling elements at the bottom of holes made in the sound box in the direction of the longitudinal axis attack. This known mechanical frequency filter has the disadvantage that there are great difficulties prepares to fix the coupling elements at the bottom of the holes so that a perfect Coupling results. Another way to achieve different couplings is to use the To attack coupling elements at different points of the resonance body.

Ein derartiger Filter, bei dem scheibenförmige Resonatoren durch exzentrisch angebrachte Koppelelemente miteinander verbunden sind, ist durch die USA.-Patentschrift 2 615 981 bekannt.Such a filter in which disc-shaped resonators are eccentrically attached coupling elements interconnected is known from U.S. Patent 2,615,981.

In der USA.-Patentschrift 2 753 524 ist eine mechanische Filteranordnung beschrieben, bei der ebenfalls von der Tatsache Gebrauch gemacht wird, daß der Kopplungsfaktor von der der Lage der Befestigungspunkte " der Koppelelemente auf den Resonatoren in der Weise abhängig ist, daß die Kopplung um so größer wird, je näher der Bef estigungspunkt dem Ende eines Resonators ist.U.S. Patent 2,753,524 describes a mechanical filter assembly in which use is also made of the fact that the coupling factor depends on the position of the Attachment points "of the coupling elements on the resonators is dependent in such a way that the Coupling becomes greater the closer the attachment point is to the end of a resonator.

Es wurde bereits vorgeschlagen (deutsche Patent-Mechanisches FrequenzfilterIt has already been proposed (German patent mechanical frequency filter

Anmelder:
Telefunken
Applicant:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3
Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Manfred Börner,Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Manfred Börner,

Ulm/DonauUlm / Danube

schrift 1 133 047), bei mechanischen Frequenzfiltern, bestehend aus mehreren zu Transistorschwingungen erregbaren, achsparallel angeordneten Resonanzkörpern, zur Kopplung der einzelnen Resonanzkörper mit vorgeschriebenem unterschiedlichem Kopplungsgrad die durchgehenden, zu Longitudinalschwingungen anregbaren Koppelelemente an Punkten anderer Schwingungsamplitude der Mantel- oder Stirnflächen vorangehender und/oder nachfolgender Resonanzkörper angreifen zu lassen.writing 1 133 047), in the case of mechanical frequency filters, consisting of several transistor oscillations excitable resonance bodies arranged axially parallel, for coupling the individual resonance bodies with prescribed different degrees of coupling, the continuous to longitudinal vibrations excitable coupling elements at points of different oscillation amplitudes of the jacket or To attack the end faces of preceding and / or following resonance bodies.

Ein erfindungsgemäßes Frequenzfilter ist gekennzeichnet durch Resonanzkörper von solcher Formgebung, mit solchem Schwingungsmodus und in solcher räumlichen Anordnung innerhalb des Filterschwingsystems, daß die Koppelleitungen auf Oberflächenpunkten der Resonanzkörper in nach der Bewegungsamplitude dieser Oberflächenpunkte ausgesuchten Abständen von der Resonatorknotenebene befestigbar sind, welche die gewünschten Koppelfaktoren zwischen benachbarten Resonanzkörpern ergeben; ausgenommen sind mechanische Frequenzfilter, die aus mehreren zu Torsionsschwingungen erregbaren, achsparallel zueinander angeordneten Resonanzkörpern und aus zumindest einer Koppelleitung bestehen, welche Longitudinalschwingungen ausführt.A frequency filter according to the invention is characterized by resonance bodies of such a shape, with such a vibration mode and in such a spatial arrangement within the filter vibration system, that the coupling lines on surface points of the resonance bodies are selected according to the amplitude of movement of these surface points Distances from the resonator node level can be attached, which the desired coupling factors result between adjacent resonance bodies; mechanical frequency filters are excluded, the axially parallel to each other arranged from several excitable to torsional vibrations Resonance bodies and consist of at least one coupling line, which longitudinal vibrations executes.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung soll diese an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Fig. 1 zeigt ein vierkreisiges Filter mit in Längsschwingungen erregten Resonanzkörpern 1, 2, 3 und 4, welche durch zwei zwischen festen Ebenen 5 und 6 ausgespannte Drähte 7 und 8 konstanten Querschnitts miteinander gekoppelt sind. Wenn die einzelnen Resonanzkörper in ihrer Grundwelle in longkydinale Schwingungen erregt sind,, führen die Enden der einzelnen Zylinder die größte Bewegungsamplitude aus, während nach der Mitte jedes Resonanzkörpers hin die Bewegungsamplitude geringer wird. Zur Erzielung verschiedener Kopp-To explain the invention in more detail, it will be described in more detail using an exemplary embodiment. 1 shows a four-circle filter with resonance bodies 1, 2, 3 and 4 excited in longitudinal vibrations, which are coupled to one another by two wires 7 and 8 of constant cross section stretched between fixed planes 5 and 6. When the fundamental waves of the individual resonance bodies are excited in longkydinal oscillations, the ends of the individual cylinders carry out the greatest amplitude of movement, while the amplitude of movement decreases towards the center of each resonance body. To achieve different coupling

709 648/278709 648/278

Claims (2)

lungsgrade der einzelnen Resonanzkörper sind daher gemäß der Erfindung die Verbindungspunkte der Kopplungsdrähte 7 und 8 mit den Resonanzkörpern verschieden gewählt. Bei den Körpern 1 und 2 sind die Verbindungen mit den Kopplungsdrähten 7 und 8 z. B. durch Verschweißen an den Enden der Zylinder in den Punkten 11, 12, 13, 14 bzw. 21, 22, 23, 24 durchgeführt. Bei den Körpern 3 und 4 liegen die Verbindungspunkte näher zur Mitte an den Punkten 31, 32, 33, 34 bzw. 41, 42, 43, 44, so daß diese Körper schwächer an die Koppeldrähte 7 und 8 angekoppelt sind als die vorhergehenden. Bezeichnet man die Abstände zwischen den Befestigungspunkten auf den einzelnen Schwingkörpera 1, 2, 3 und 4 mit L1, L2, L3, L4 und die Gesamtlänge jedes Schwingers mit L, so gilt für den Kopplungsfaktor zwischen zwei aufeinanderfolgenden Körpern i und k (i, k = 1, 2, 3, 4) die Gleichung sin 2^-1 (1) Dabei ist K0 der maximal erzielbare Kopplungsfaktor für den Fall, daß die Kopplungsdrähte an den Enden der Zylinder angeschweißt sind. Dieser Kopplungsfaktor ist im wesentlichen vom Durchmesserverhältnis der Schwingkörper und der Kopplungsdrähte sowie von den Materialien abhängig. Das Filter kann z. B., wie in der Zeichnung angedeutet, durch elektromechanische Wandler 9 und 10 an die äußeren elektrischen Kreise angekoppelt werden. ίο Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 zeigt eine Anordnung mit zwei Koppeldrähten, die jeweils symmetrisch zu den Schwingungsknoten an jedem Schwingkörper befestigt sind. Die Erfindung ist jedoch auch bei beliebigen anderen Anzahlen von Koppeldrähten anwendbar. Auch ist es nicht erforderlich, daß die Anbringung symmetrisch an den Schwingkörpern erfolgt. Benutzt man eine beliebige Anzahl η von Koppeldrähten, die an den einzelnen Schwingkörpern in verschiedenen Abständen vom Schwingungsknotenpunkt befestigt sind, so gilt für den Koppelfaktor Kik zweier aufeinanderfolgender Schwingkörper, die mit dem Index i bzw. k gekennzeichnet sein sollen: sin -y sin --- 2^-1 wobei der Index / den betreffenden Koppeldraht be- ^zeichnet. Für ein Filter mit zwei Koppeldrähten ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen allgemeinen Ankopplungsart in F i g. 2 wiedergegeben. Hier sind im Gegegensatz zu F i g. i die Koppeldrähte 7 und 8 an jedem Schwingkörper in verschiedenen Abständen ■~- vom Schwingungsknotenpunkt befestigt, wobei der Index i den Schwingkörper bezeichnet und der Index / den betreffenden Koppeldraht. Für diese spezielle Ausführungsform stellt sich die Formel (2) in folgender Form dar: Kik = K0 sin π /- Lk2 Sin 2 2 L ■ (3) Dabei ist K0 der mit einem einzigen Koppeldraht maximal erreichbare Koppelfaktor. Patentansprüche:According to the invention, the connection points of the coupling wires 7 and 8 with the resonance bodies are selected differently to achieve degrees of efficiency of the individual resonance bodies. In the case of the bodies 1 and 2, the connections with the coupling wires 7 and 8 are e.g. B. carried out by welding at the ends of the cylinders at points 11, 12, 13, 14 and 21, 22, 23, 24, respectively. In the case of bodies 3 and 4, the connection points are closer to the center at points 31, 32, 33, 34 and 41, 42, 43, 44, respectively, so that these bodies are more weakly coupled to the coupling wires 7 and 8 than the previous ones. If one denotes the distances between the attachment points on the individual vibrating bodies a 1, 2, 3 and 4 with L1, L2, L3, L4 and the total length of each vibrator with L, then the following applies to the coupling factor between two consecutive bodies i and k (i, k = 1, 2, 3, 4) the equation sin 2 ^ -1 (1) Here, K0 is the maximum achievable coupling factor in the event that the coupling wires are welded to the ends of the cylinders. This coupling factor is essentially dependent on the diameter ratio of the vibrating body and the coupling wires as well as on the materials. The filter can e.g. B., as indicated in the drawing, are coupled by electromechanical converters 9 and 10 to the external electrical circuits. ίο The embodiment according to F i g. 1 shows an arrangement with two coupling wires which are each fastened symmetrically to the vibration nodes on each vibrating body. However, the invention can also be used with any other number of coupling wires. It is also not necessary for the attachment to take place symmetrically on the oscillating bodies. If any number η of coupling wires is used, which are attached to the individual vibrating bodies at different distances from the vibration node, then the following applies for the coupling factor Kik of two consecutive vibrating bodies, which should be marked with the index i or k: sin -y sin - - 2 ^ -1 where the index / denotes the relevant coupling wire. For a filter with two coupling wires, an embodiment of such a general coupling type is shown in FIG. 2 reproduced. In contrast to FIG. i the coupling wires 7 and 8 attached to each oscillating body at different distances from the vibration node, the index i denoting the oscillating body and the index / the relevant coupling wire. For this special embodiment, the formula (2) is in the following form: Kik = K0 sin π / - Lk2 Sin 2 2 L ■ (3) Here, K0 is the maximum coupling factor that can be achieved with a single coupling wire. Patent claims: 1. Mechanisches Frequenzfilter, bei welchem mehrere gleichartige Resonanzkörper sowie eine oder mehrere jeweils alle Resonanzkörper miteinander verbindende Koppelleitungen aus homogenen Drähten vorgesehen sind und bei welchem die Resonanzkörper, für die sich auf Grund ihrer Struktur Leitungsstücke mit gleichmäßigem Induktivitäts- und Kapazitätsbelag als elektrisches Ersatzschaltbild ergeben, unterschiedliche Kopplungsfaktoren aufweisen, gekennzeichnet durch Resonanzkörper (1 bis 4) von solcher Formgebung, mit solchem Schwinggungsmodus und in solcher räumlichen Anordnung innerhalb des Filterschwingsystems, daß die Koppelleitungen (7, 8) auf Oberfiächenpunkten (z. B. 11 bis 14; 12 bis 24) der Resonanzkörper in nach der Bewegungsamplitude dieser Oberflächenpunkte ausgesuchten Abständen von der Resonatorknotenebene befestigbar sind, welche die gewünschten Koppelfaktoren zwischen benachbarten Resonanzkörpern ergeben; ausgenommen sind mechanische Frequenzfilter, die aus mehreren zu Torsionsschwingungen erregbaren, achs-1.Mechanical frequency filter, in which several resonance bodies of the same type and one or more coupling lines made of homogeneous wires, each connecting all the resonance bodies to one another, are provided and in which the resonance bodies, for which, due to their structure, line pieces with uniform inductance and capacitance are obtained as an electrical equivalent circuit diagram, have different coupling factors, characterized by resonance bodies (1 to 4) of such shape, with such a vibration mode and in such a spatial arrangement within the filter vibration system that the coupling lines (7, 8) on surface points (e.g. 11 to 14; 12 to 24 ) the resonance bodies can be fastened at distances from the resonator node plane selected according to the amplitude of movement of these surface points, which give the desired coupling factors between adjacent resonance bodies; Exceptions are mechanical frequency filters, which are made up of several axis- Hierzu 1 Blatt S parallel zueinander angeordneten Resonanzkörpern und aus zumindest einer Koppelleitung bestehen, welche Longitudinalschwingungen ausführt. For this purpose 1 sheet of S resonance bodies arranged parallel to one another and consisting of at least one coupling line, which performs longitudinal vibrations. 2. Mechanisches Frequenzfilter nach Anspruch 1 mit einer Mehrzahl von in gleicher Achse hintereinander angeordneten, in Längsschwingungen erregten Resonanzkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei achsparallele Kopplungsdrähte (7, 8) vorgesehen sind, die symmetrisch zum Schwingungsmittelpunkt jedes Resonanzkörpers an Punkten (z. B. 31 bis 34; 41 bis 44) zwischen dem Schwingungsmittelpunkt und den Grund- und Deckflächen an den betreffenden Resonanzkörpern (z. B. 3 bis 4) insbesondere durch Schweißen befestigt sind.2. Mechanical frequency filter according to claim 1 with a plurality of resonance bodies arranged one behind the other in the same axis, excited in longitudinal vibrations, characterized in that at least two axially parallel coupling wires (7, 8) are provided which are symmetrical to the center of vibration of each resonance body at points (z. B. 31 to 34; 41 to 44) are fastened between the center of oscillation and the base and top surfaces on the relevant resonance bodies (e.g. 3 to 4), in particular by welding. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 018 542;
USA--Patentschriften Nr. 2 578 452, 2615 981, 652 543, 2 753 524.
Considered publications:
French Patent No. 1,018,542;
U.S. Patent Nos. 2,578,452, 2,615,981, 652,543, 2,753,524.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1133 047.
Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1133 047.
709 648/278 9.67 © Bundesdruckerei Berlin709 648/278 9.67 © Bundesdruckerei Berlin

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