DE2330288A1 - Frequenzbandfilter und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Description

1018/15.057 DE 12. Juni 1973

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Patentanmeldung der Firma

ELRESOR SA, Falkenstrasse 19, CH 2500 B i e η η e

Frequenzbandfilter und Verfahren zur Herstellung

desselben

Die Erfindung betrifft ein Frequenzbandfilter mit einem Schwingungssystem, das einen ersten und einen zweiten Resonator aufweist, welche über eine elastisch in einer Halterung fixierten Masse miteinander gekoppelt sind, wobei dem ersten Resonator ein elektrodynamischer Wandler zugeordnet ist, welcher ein Eingangssignal in Schwingungsenergie umsetzt, und dem zweiten Resonator ein elektrodynamischer Wandler zugeordnet ist, welcher ein dem Schwingungszustand des zweiten Resonators entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, und von jedem Wandler ein Teil desselben als Schwungmasse des Resonators wirkt.

Es ist bereits ein elektromechanisches Filter bekannt, das aus zwei an einer Masse befestigten und miteinander über eine Feder gekoppelten Zungenresonatoren besteht, wobei sowohl am Filtereingang wie auch am Filterausgang ein elektromagnetischer Wandler vorgesehen ist. Soll dieses Filter nicht sehr störanfällig sein, so muss die Masse, auf der die Zungenresonatoren montiert sind, sehr gross sein. Ist dies nicht der Fall, so sind die Eigenfre-

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quenzen der Zungen nicht fest definierbar. Je nachdem nämlich, ob das Filter hart oder weich montiert wird, ergeben sich Unterschiede der Durchlassfrequenz. Auch genügen bereits irgendwelche Erschütterungen oder Vibrationen, um Störungen hervorzurufen. Dieses vorbekannte Filter ist zudem instabil. Da nämlich die Kopplung über elektromagnetische Wandler erfolgt, macht sich wegen der vorhandenen Polarisation eine negative magnetische Elastizität bemerkbar, welche die Frequenz des Bandfilters verschiebt.

Bei praktisch allen mechanischen Bandfiltern ist: die relative Bandbreite klein. Sie liegt meist in der Grossenordnung von 1% bis 2% der Frequenz. Bei der Verwendung von elektromagnetischen Wandlern sind zwar schon drei Prozent erreicht worden, wobei aber die bereits beschriebene Instabilität in Kauf genommen werden musste. Dies macht aber mechanische Bandfilter für gewisse Verwendungszwecke ungeeignet.

Es ist bereits versucht worden, bei einem Stimmgabelfilter bei gleichbleibender Flankensteilheit der Durchlasskurve dieser einen breiteren Durchlassbereich zu geben, um so die Anwendungsmöglichkeiten des Filters zu verbessern. Bei diesem Filter wird davon ausgegangen, dass jede Stimmgabel zwei Resonanzfrequenzen aufweist. Zur Verbreiterung des Durchlassbereiches eines Stimmgabelfilters wird dieser Umstand dadurch ausgenutzt, dass die beiden Resonanzfrequenzen einer Stimmgabel einander so dicht gelegt werden, dass sie eine gemeinsame Durchlasskurve ergeben, die naturgemäss wesentlich breiter ist als die Durchlasskurve eines üblichen Stimmgabelfilters, bei dem lediglich die der Eigenfrequenz entsprechende Resonanzfrequenz ausgenutzt wird. Zu diesem Zwecke werden zwei als Eigenschwinger wirkende Gabelzinken durch eine koppelnde Masse miteinander verbunden und das Ganze

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an zwei Federn in einer Halterung aufgehängt. Dadurch wird bewirkt, dass die beiden Resonanzfrequenzen um so näher rücken, je grosser die sie miteinander verbindende Masse ist. Für jeden Schwinger oder Resonator wird ein elektromagnetischer Wandler vorgesehen, der aus einem stationär angebrachten Hufeisenkern mit zwei Spulen besteht, wobei der magnetische Kreis über den offenbar aus magnet isLerbaren, bzw. magnetisiertem Material bestehenden Schwinger geschlossen wird. (DT-PS 892 344).

Weil aber der Statorteil des jeweiligen Wandlers nicht an der die beiden Resonatoren koppelnden Masse befestigt ist, ergeben sich bei der Einjustierung der Luftspalte und später bei der Verwendung des Filters Schwierigkeiten. Wegen der relativ weichen Aufhängung der koppelnden Masse können nämlich Luftspaltänderungen auftreten, so dass die Ein- und Ausgangswellenwiderstände beträchtliche Aenderungen erfahren und damit die Durchlasskurve gestört wird.

Aus diesen Gründen ist man beim beschriebenen vorbekannten Filter gezwungen, mit relativ grossen Luftspalten zu arbeiten. Dies wiederum hat zur Folge, dass der elektromechanische Kopplungsfaktor der Wandler so klein ausfällt, dass nur äusserst schmalbandige Filter erzielt werden können. Ein weiterer sehr grosser Nachteil des vorbekannten Filters besteht darin, dass die Dämpfungskurve gegen tiefe Frequenzen hin nicht ins Unendliche ansteigt, sondern für die Frequenz Null, d.h. für Gleichstrom, einen festen Wert annimmt. Man ist daher gezwungen, dem elektromechanischen Filter noch ein elektrisches Bandfilter vorzuschalten, welches die tiefen Frequenzen sperrt. Dies führt jedoch zu einer bedeutenden Verteuerung des Filters und bewirkt zudem eine Vergrösserung der Dimensionen des Filters, was diesen für viele Anwendungen, bei denen kleine Dimensionen erwünscht sind, unbrauchbar macht.

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Schliesslich besteht noch ein weiterer Nachteil des vorbekanten Filters darin, dass die die Resonatoren koppelnde Masse, welche relativ weit weg von der Bewegungslinie der dynamischen Schwerpunkte der beiden Resonatoren liegt, für eine gewünschte relative Bandbreite relativ sehr gross sein muss. Dies wiederum verunmöglicht es, für den vorbekannten Filter eine kompakte leichte Bauform zu erzielen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Frequenzbandfilter zu schaffen, das klein, einfach herzustellen und billig ist und Insbesondere im unteren Niederfrequenzbereich die gewünschte Bandbreite besitzt und zudem stabil und relativ verlustfrei ist und eine grosse Güte aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei einem Filter der eingangserwähnten Art dadurch gelöst, dass der andere Teil des Wandlers fest mit der genannten Masse verbunden ist und einen Teil derselben bildet.

Da beim erfindungsgemässen Filter der genannte andere Teil des Wandlers nicht an der Halterung für die koppelnde Masse, sondern an der koppelnden Masse selbst angeordnet ist, können im Betrieb keine störenden Luftspaltänderungen auftreten. Infolgedessen ändern sich auch die Ein- und Ausgangswellenwiderstände nicht, so dass die Durchlasskurve stabil bleibt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Filters besteht darin, dass wegen der Anordnung des genannten anderen Teils auf der koppelnden Masse auch der jeweilige Luftspalt zwischen den beiden Teilen des jeweiligen Wandlers sehr klein und auch in sehr engen Toleranzen gehalten werden kann. Kleine Luftspalte bei den Wandlern bewirken aber eine starke Erhöhung des elektromechanischen Kupplungsfaktors, wodurch wiederum eine wesentlich grössere Bandbreite erzielt werden kann. Für ein gutes Filter ist es nämlich wichtig, dass es

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mit den elektrischen Abschlusswiderständen auf die richtige Durchlassdämpfung eingestellt werden kann, denn sonst erhält man die bekannte und unerwünschte Höckerausbildung im Durchlassdämpfungsbereich. Dank der Befestigung des genannten anderen Teils des jeweiligen Wandlers an der koppelnden Masse steigt der Dämpfungsverlauf des Filters gegen tiefe Frequenzen hin ins Unendliche. Dies hat den Vorteil, dass damit elektrische Vorfilter überflüssig werden. '

Durch die Massenkopplung der Resonatoren wird erreicht, dass die Bandbreite des Durchlassbereiches des Filters eine Funktion des Verhältnisses zweier Massen des Schwingungssystems ist. Deshalb kann diese Bandbreite bei der Fertigung des Filters sehr genau und stabil eingehalten werden. Ferner weist das erfindungsgemässe Frequenzbandfilter eine sehr hohe Güte auf,die seine Anwendung vor allem bei niedrigen Frequenzen, bei denen herkömmliche Filter meist eine geringe Güte aufweisen und teuer sind, in vielen Fällen interessant ist.

Im Gegensatz zu elektrischen Bandfiltern, deren Güte im unteren Niederfrequenzbereich nur noch sehr geringe, für Filterzwecke praktisch unbrauchbare Werte aufweist, zeichnet sich das vorliegende Frequenzbandfilter auch durch sehr hohe Gütefaktoren aus. Dadurch wird eine besonders gute Selektivität erreicht, so dass sich das vorliegende Frequenzbandfilter besonders gut zum Aussieben von niederfrequenten Nutzsignalen aus einem Frequenzgemisch mit hohem Störpegel, bzw. sehr hohem Fremdspannungspegel eignet, wie dies beispielsweise bei Rundsteuerungsanlagen der Fall ist.

Schliesslich sei noch hervorgehoben, dass das vorliegende Frequenzbandfilter sehr niedrige Verluste bei Frequenzen im Durchlassbereich der Bandfilterkurve aufweist und eine gute Anpassungsfähigkeit an die verschiedenen Systeme, insbesondere elektrischen Systeme, besitzt.

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Da die Masse elastisch aufgehängt ist, können sich irgendwelche Erschütterungen oder Vibratiorai nicht störend auf das Frequenzbandfilter auswirken.

Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der mit der genannten koppelnden Masse verbundene Teil der Spulenteil des'elektrodynamischen Wandlers. Da die koppelnde Masse nur wenig vibriert, können von dort her die Verbindungen zu den Spulen der elektrodynamischen Wandler gut nach aussen geführt werden. Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, dass bei einer Befestigung des Spulenteils an der koppelnden Masse der Magnetteil am Resonator befestigt werden kann, Der Magnetteil stellt an sich ein wesentlich stabileres Element dar als die Spule und verändert sich daher im Betrieb nicht, so dass die Eigenfrequenz des Resonators stabil bleibt.

Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich ein grosser Teil oder der grösste Teil der genannten koppelnden Masse in der Nähe der Linie, die die beiden Schwingungsschwerpunkte der Resonatoren miteinander verbindet. Dies hat den Vorteil, dass das Filter besonders kompakt und leicht ausgeführt werden kann. Bei einer relativen Bandbreite von z.B. 1 zu 2OO beträgt bei einer Resonatorschwingmasse von 1 gr die kleinste Kopplungsmasse nur ungefähr 200 gr, wenn sie in der

-liegt. Wenn jedoch die Kopp lung smas se nicht auf die genannte Linie/ nlevbekannten Filtern der Fall ist, so könnte die koppelnde Masse leicht Beträge bis zu einem Kilo und mehr annehmen. Demgegenüber weist eine Ausführungsform der Erfindung für das bevorzugte Anwendungsgebiet, d.h. das untere Niederfrequenzbereich, Ausmasse von nur wenigen Zentimetern auf. Ein vergleichbares elektrisches Bandfilter für die gleichen Frequenzen Hesse sich, wenn überhaupt,

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nur mit Induktivitäten auf sehr grossen Kernen und gross volumigen Kondensatoren realisieren, so dass das elektrische Filter um ein Mehrfaches grosser ausfallen würde als das beschriebene elektromechanische Frequenzbandfilter.

Gemäss einer AusfUhrungsform der Erfindung sind die Resonatoren mechanisch miteinander gekoppelt. Wenn auch andere starre Kopplungen denkbar sind, so stellt eine mechanische Kopplung die denkbar einfachste und billigste Kopplung dar.

Gemäss einer Ausführungsform kann einer, bzw. können beide der Resonatoren aus einem Federelement bestehen, das an einem Ende an der elastisch aufgehängten Masse befestigt ist und am anderen Ende eine Schwungmasse trägt. Dadurch wird ein sehr einfaches und leicht abzustimmendes Resonatorsystem geschaffen.

Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Federelement eine Blattfeder. Da eine Blattfeder bei einem entsprechenden Verhältnis zwischen Dicke und Breite in einer Richtung steifer ist als in der anderen Richtung, kann sie praktisch nur in einer Ebene schwingen. Dies kann von Vorteil sein, wenn die von der Blattfeder getragene Endmasse, wie dies eine Ausführungsform vorsieht, aus einem Magnetsystem besteht, das den bewegten Teil eines elektrodynamischen Wandlers bildet. Dieser bewegliche Teil soll nämlich immer in der gleichen Bahn relativ zum stationären Teil des Wandlers bewegt werden können und auf keinen Fall etwa den stationären Teil berühren. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Magnetsystem seitlich am freien Ende der Blattfeder angebracht und der magnetische Pfad ist dort, wo er das Magnetsystem verlässt, praktisch senkrecht zur Schwingungsebene der Blattfeder gerichtet. Da die Blattfeder, wie schon geschildert wurde, senkrecht zur Schwingungsebene steif ist, kann das Magnetsystem wegen dieser

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Steife der Blattfeder nicht in eine Spule eines Wandlers hineingezogen werden, deren Achse senkrecht zur Schwingungsebene der Blattfeder liegt. Dies ermöglicht eine besonders günstige Ausgestaltung des Wandlers.

Bekannte Frequenzbandfilter werden in der Regel durch Aenderung der Schwingmasse der Resonatoren abgestimmt. Zu diesem Zwecke wird die Schwingmasse durch Abfeilen verkleinert oder durch Auftragen von Lötzinn vergrössert. Ein solches Abstimmverfahren erfordert viel Geschicklichkeit und einen grossen Zeitaufwand. Nachteilig ist dabei vor allem/ dass während der Abgleichoperation das System nicht schwingen kann, und dass die Gefahr einer Verunreinigung des Wandlers durch abgeschmolzenes oder abgefeiltes Material besteht. So wird insbesondere magnetisches Material durch das Magnetfeld des Wandlers angezogen und festgehalten. Solche Materialteile können auch später, sofern sie bei den notwendigen werdenden Kontrollen nicht entdeckt und beseitigt werden, zu unliebsamen Betriebsstörungen führen.

Es ist daher auch eine Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, das diese beschriebenen Nachteile vermeidet. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass zur Abstimmung des Frequenzbandfilters auf das gewünschte Frequenzband von bestimmter Bandbreite das vorgefertigte Schwingungssystem an seinem, die Masse bildenden Körper starr festgehalten wird, und dass der Querschnitt der einen, und der anderen Blattfeder, währenddem sie vom zugeordneten Wandler als Oszillator betrieben wird, örtlich verkleinert wird, bis die gewünschte untere Lochfrequenz für jeden Resonator erreicht ist.

Dank diesem Verfahren ist es möglich, für einen bestimmten Frequenzbereich alle Frequenzbandfilter vorerst mit den gleichen Bauteilen herzustellen, wobei dann die gewünschte Frequenz später

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durch die beschriebene Abstimmung auf einfache Weise erzielt werden kann. Ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen Abstimmverfahrens besteht darin, dass die Abstimmung bei ständig schwingendem Resonator erfolgen kann. Dies ermöglicht ein besonders schnelles und genaues Abstimmen. Da von der Schwing- oder Endmasse, die durch ein Permanentmagnetsystem gebildet wird, nichts abgefeilt werden muss, können auch keine Feilspäne im Magnetfeld des Wandlers hängen bleiben. Der Wandler muss also beim Abstimmen nicht ständig gereinigt werden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht zwar vor, dass die Verkleinerung des Querschnitts der Blattfeder durch spanabhebende Bearbeitung erfolgt, bei der natürlich auch Späne anfallen. Nun kann aber die Verkleinerung des Querschnitts der Blattfeder in der Nähe der Befestigung derselben an der normalerweise aufgehängten Masse, die jetzt aber starr festgehalten wird, erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass die Späne nicht in unmittelbarer Nähe des Wandlers abfallen und daher leicht abgesaugt werden können.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine besondere Verwendung des beschriebenen Frequenzbandfilters, nämlich bei Rundsteuerungsempfängern zum selektiven Aussieben des Rundsteuerungssignals aus der Netzfrequenz.

Ueberall dort, wo verschiedene Apparate, Messfühler, Steuerelemente usw. von einer zentralen Stelle aus gesteuert und tiberwacht werden müssen, geschieht dies in der Regel mit Informationskanälen, die, um die Anzahl der Steuermöglichkeiten zu erhöhen, meistens über Zeitmultiplexsysteme angesteuert werden. Jedem Informationskanal ist ein Frequenzband zugeordnet, dessen Information mit entsprechenden Bandfiltern ausgesiebt werden kann.

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Die Kanalzahl hängt hier wesentlich von den zur Kanaltrennung notwendigen Filtern ab. Laufen die Steuerbefehle über diskrete Frequenzen an die verschiedenen Empfänger, so müssen zur Kanaltrennung Bandpässe mit möglichst grosser Flankensteilheit verwendet werden. Elektrische Bandpassfilter lassen sich je nach Aufwand mit ausreichendem Erfolg bauen. Eirjbesonderes Problem stellt sich aber, wenn im Sinne einer optimalen Ausnützung des gesamten zur Verfügung stehenden Spektrums auch die niederfrequenten Bereiche zur Übertragung herangezogen werden sollen. Besonders im unteren Teil des Niederfrequenzbereiches, also im Bereich von ca. 100 bis 1000 Hertz, werden elektrische Filter gross und teuer. Dies ist aber gerade ein Bereich, der für Zwecke der üebertragung von Steuersignalen in Starkstromnetzen besonders günstig wäre, weil hier die Steuersignale durch Transformatoren nur wenig gedämpft werden.

Mit elektrischen Bandfiltern lassen sich zudem keine hohen Güten realisieren, so dass sich wegen schlechter Selektivität der untere Bereich des Frequenzspektrums bisher praktisch nicht oder nur sehr schlecht ausnützen liess. Sollen in Starkstromnetzen Steursignale übertragen werden (sogenannte Rundsteuerungen) , so stellt sich insbesondere bei üebertragungsfrequenzen in der Nähe der Harmonischen der Netzfrequenz auch das Problem der Störsicherheit.

Wie bereits erwähnt, sieht die vorliegende Erfindung auch die Verwendung des Frequenzbandfilters bei Rundsteuerungsempfängern zum selektiven Aussieben des Rundsteuerungssignals aus der Netzfrequenz vor. Das erfindungsgemässe Filter eignet sich ganz vorzüglich für diese Zwecke, denn es kann verglichen mit rein elektrischen Bandfiltern klein ausgestaltet und wirtschaftlich hergestellt werden und besitzt zudem die bereits genannten hervorragenden Eigenschaften wie hohe Güte, hoher Wirkungsgrad und relativ grosse Bandbreite bei steilen Flanken, wodurch das Aussieben der Netzharmonischen erleichtert werden kann. Dank der hohen Güte und der daraus sich ergebenden guten Selektivität können die verschiedenen Üebertragungsfrequenzen in Rundsteuerungs-

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systemen nahe nebeneinander verwendet werden. Ausserdem bieten Uebertragungsfrequenzen in der Nähe der Harmonischen der Netzfrequenz keine Probleme mehr. Die relativ hohe Bandbreite ermöglicht es empftingerseitig, die ganze Bandbreite des Steuersignals zu erfassen, wodurch die Informationsgeschwindigkeit erhöht wird. Die Ausnützung der ganzen Bandbreite wird weiter durch die sehr hohe Frequenzstabilität mechanischer Resonatoren über grosse Temperaturbereiche und über lange Zeiten gewährleistet.

Ausführungsformen des erfindungsgemässen Frequenzbandfilters und des erfindungsgemässen Verfahrens zu dessen Herstellung werden nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform des elektromechanischen Schwingsystems des Frequenzbandfilters, wobei das Schwingungssystem elektrodynamische Wandler aufweist,

Figur 2 eine Ansicht A des Systems von Figur 1 und dessen Aufhängung im Gehäuse unter Verwendung von Polstern aus Schaumstoffen,

Figur 3 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform, bei der die Aufhängung des Schwingungssystems mittels einer Blattfeder erfolgt,

Figur 4 das elektrische Ersatzschaltbild des elektromechanischen Schwingungssystems,

Figur 5 mögliche Dämpfungscharakteristiken des dargestellten elektromechanischen Schwingungssystems,

Figur 6 einen elektrodynamischen Wandler im Schnitt entlang der Linie I-I von Figur 1,

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Figur 7 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform des elektromechanischen Schwingsystems des Frequenzbandfilters, und

Figur 8 eine Ansicht A des Systems von Figur 7.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte elektromechanische Frequenzbandfilter stellt eine zweckmässige Ausführungsform der Erfindung dar. Es sind noch zahlreiche andere Ausführungsformen eines der vorliegenden Erfindung entsprechenden elektromechanischen Frequenzbandfilters .denkbar. Es wird deshalb weiter unten der Erfindungs^vgegenstand anhand eines elektrischen Analogiemodells betrachtet werden, wobei dann besonders Gewicht auf die Charakterisierung der für die Gewährleistung der gewünschten Funktionen notwendigen Bauteile gelegt werden wird.

Das in Figur 1 und 2 gezeigte elektromechanische Frequenzbandfilter besteht grundsätzlich aus einem Schwingungssystem mit zwei mechanischen Schwingern, im folgenden Resonatoren 2, 4 genannt, die mittels einer elastisch aufgehängten Masse (Masse M) miteinander in Verbindung stehen. Diese Masse M wird durch das Basisstück 1 und die starr damit verbundenen Teile gebildet. Die Anregung des Schwingungssystems mit den Resonatoren 2, 4 geschieht am Filtereingang zweckmässigerweise mittels eines elektrodynamischen Wandlers 3, der auf den Resonator 2 einwirkt. Der Resonator 2 wirkt dann seinerseits durch die bereits erwähnte Kopplung über die Masse des Basisstücks 1 auf den Resonator 4 ein. Die Schwingungsenergie des über Resonator 2 indirekt angeregten Resonators 4 kann am Filterausgang mit Hilfe eines weiteren dynamischen Wandlers 5 abgenommen werden. Es liegt somit ein Zweitor oder ein sogenannter Vierpol vor. Dazu ist noch zu bemerken, dass es an sich gleichgültig ist, welcher Resonator 2,4 als Eingangsresonator verwendet wird, wenn Ein- und Ausgangsimpedanz gleich gross gewählt werden.

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Grundsätzlich kann das rein mechanische Schwingungssystem des Zweitors mittels geeigneter Wandler an weitere Systeme, z.B. an mechanische/ optische oder thermische Systeme angepasst werden. Für die Verwendung in elektrischen Schaltungen wird die Anpassung zweckmässig mit Hilfe von elektrodynamischen Wandlern 3, 5 vorgenommen. Das Filter lässt sich in diesem Falle direkt in elektrische Stromkreise einschalten und kann auch hinsichtlich seiner Eigenschaften wie ein elektrisches Filter beschrieben und verwendet werden. Elektrodynamische Wandler weisen keine negative magnetische Elastizität auf, welche die Frequenz verschiebt. Das Frequenzbandfilter ist daher hochstabil.

Die vorzugsweise aus Permanentmagneten gebildeten Magnetsysteme 7, 9 sind Teile sowohl der elektrodynamischen Wandler 3, 5 als auch der Resonatoren 2,4. Die Magnetsysteme 7, 9 sind an je einem Bue der Federelemente 11, 13 befestigt, die vorzugsweise als Blattfedern ausgebildet sind. Die Magnetsysteme 7, 9 stellen mit ihrer Masse und der Eigenmasse der Federelemente 11, 13 die Schwingmassen der Resonatoren 2, 4 dar. Dabei bilden die Federelemente 11, 13 die elastische Komponente. Die Resonatoren 2, selbst bestehen also aus je einem Federelement 11, bzw. 13 und je einer Endmasse, die vorzugsweise in Form von Magnetsystemen 7, bzw. 9 ausgebildet ist. Im harmonischen Schwingungszustand eines solchen Resonators 2, 4 pendelt die Energie periodisch zwischen dem Federelement im gespannten, d.h. durchgebogenen Zustand, und der beschleunigten Masse (Magnetsystem plus Masse des Federelementes) hin und her. Das Basisstück 1, an welchem die Resonatoren 2, 4, befestigt sind, ist ebenfalls Teil der beschleunigten Masse, Damit dieses Basisstück 1 ebenfalls zum Mitschwingen angeregt werden kann, ist es, wie z.B. Figur 2 zeigt, relativ frei beweglich in dem Gehäuse 15 aufgehängt. Zweckmässigerweise geschieht diese Aufhängung mittels Polstern 17 aus z.B. Schaumgummi oder Schaumkunststoffen. Es ist aber auch möglich, das Basisstück 1 andersweitig aufzuhängen, wie dies später noch beschrieben werden

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wird. Wie bereits erwähnt, dient das Basisstück 1 dazu, die Schwingungsenergie des einen Resonators auf den anderen zu übertragen. Wenn man das Ganze betrachtet, liegt deshalb ein gekoppeltes Schwingungssystem vor, in dem die beiden Resonatoren 2, 4 nicht frei schwingen können, sondern durch die Massenkopplung in gewissem Sinne erzwungene Schwingungen ausführen. Dadurch erklären sich die speziellen Eigenschaften des Frequenzbandfilters.

Wird das elektromechanische Frequenzbandfilter nit einem kontinuierlichen Frequenzspektrum, z.B. mit Hilfe des gezeigten elektrodynamischen Wandlers 3 angeregt, so erscheinen am Ausgang des Frequenzbandfilters, d.h. am elektrodynamischen Wandler (oder umgekehrt) nur Frequenzen aus einem relativ schmalen Bereich des ganzen Spektrums. Es liegt somit ein Bandpass, im speziellen ein Frequenzbandfilter vor, dessen Eigenschaften nun durch Transformation in elektrische Analogie bestimmt werden sollen.

Diese Analogien bestehen in Bezug auf die mathematischen Beziehungen von Kraft K und Geschwindigkeit V einerseits und Strom I und Spannung U andererseits. Die Verknüpfung ist durch das Induktionsgesetz und das Gesetz von Ampere gegeben. Man erhält die folgenden Analogien:

V ^ü

K-

Masse m Kapazität C

Elastizität E Induktivität L

Damit lässt sich das erfindungsgemässe mechanische Filter in der durch Figur 3 angegebenen Form als elektrisches Aequivalent beschreiben. Die einzelnen Zweige des Netzwerkes enthalten elektrische Reaktanzen Z., , Z₃, Z₃ in Form von Induktivitäten L und Kapazitäten C.

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Die Widerstände R repräsentieren die durch die als ideal angenommenen elektrodynamischen Wandler 3,5 angepassten externen Schaltungen und Leitungen. Die speziellen Eigenschaften dieses elektrischen Netzwerkes entsprechen jenen des mechanischen Systems und werden durch die gleichen mathematischen Ausdrücke beschrieben.

Für ein Filter dieser Art interessiert vor allem die Uebertragungsfunktion, die im allgemeinen komplex ist und Dämpfungsund Phasenbeziehung angibt. Sie kann durch Auflösen der Netzwerkgleichungen aufgrund der Kirchhoff'sehen Strom- und Spannungsgesetze, oder allgemein durch Aufstellen und Auswerten der Vierpolersatzmatrix erhalten werden.

_{Γ Ί}
Am einfachsten wirdOer [AJ -Matrix gerechnet, weil diese am einfachsten aus der Kettenschaltung von Impedantvierpolen gewonnen werden kann. Sie verknüpft Ein- und Ausgang eines Vierpols in der folgenden Art

U,

F-J

wobei

^l12 ^l22

und a.

¹Il
Matrix sind.

a₂₂die Koeffizienten der

Die allgemeine Form für das vorliegende Netzwerk lautet

¹I

'3

2 + — (H

Die einzelnen Ausdrücke Z., Z„, Z- sind beliebige Impedanzen in den einzelnen Zweigen des symmetrischen Netzwerkes und bedeuten im vorliegenden Fall:

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Z₁ = jooL

ζ ί

Jo)C

3 ~ jwa.C

Mit den Vereinfachungen

$_ = ^o , wobei ^ωο =™ς ist,

lassen sich die Koeffizienten der Matrix folgendermassen angeben

^{= a}22 ^{= (1+a)} ~ß-² · ^(2+a)

^a21 = ⁽¹"Λ)

Durch Einführung von Quellen- und Lastwiderstand R kann nun die Uebertragungsfunktion bzw. deren Reziprokenwert angegeben werden.

U* a

G=I= 2a... + R.a_o. + 12
— 11 21 —

= 2(1-/2.2) (2₊a)-2+j[(A>_QRC.(l-iI²)[f_r(l-_if)-2il|-^ (2+a)}

Da nur ein kleines Frequenzgebiet in der Nähe der Resonanzfrequenz W₀ interessiert, sind folgende Vereinfachungen zulässig:

Jl= ι- I -,Ο.² = l-b

worin b die Bandbreite bedeutet. Somit wird G unter Vernachlässigung kleiner Grossen

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G = 2ab - 2+j [%RC

= Realteil Re+ Imaginärteil Im

Re = O liefert die Bandgrenze UJ, bzw. Cu₊. daraus folgt

b = — um welchen Betrag nun eine Koordinatentransformation vorgenommen wird mittels folgender Substitution.

* 1

B = b + a

Re = 2a (b* + -) - 2 = 2ab*

el

Im =W_orc (ab*² - -) - _a

Für die Dämpfung ist der Betrag von G massgebend, so dass die Dämpfungsfunktion sich so darstellen lässt.

* 2 Γ . *2- 1 ^

(2ab ) *+ M₀RC (ab * J- ) - a 1 2

Die hergeleitete Dämpfungsfunktion des Filters is^abhangig von a, welches bestimmend ist für die Bandbreite. Dann für

b = — wird der Reziprokwert der Uebertragungsfunktion rein a

imaginär, wodurch die Bandgrenzen ⁴^Lw U)₊, festgelegt sind. (Siehe auch entsprechende Koordinationtransformation 1)

Im übrigen ist die Form und Lage der in Figur 4 dargestellten Dämpfungskurven durch die Wahl ^₀ ' ^{R und c} festgelegt. R bestimmt die Welligkeit im Durchlassbereich D und die Flankensteilheit F. Mit L und C wird die untere Lochgrenze desjBandfilters festgelegt, und die Bandbreite ist allein bestimmt durch das Verhältnis a der Querkapazität (Z₃) und der Längskapazität (Z₂).

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Diese interessante Tatsache ist der entscheidende Vorteil des erfindungsgemässen Bandfilters. Zieht man nämlich die einleitend gegebenen Analogiebeziehungen zwischen mechanischen und elektrischen Systemen wieder heran, so sieht man sofort, dass der die Bandbreite bestimmende Faktor

• ■ !a - fa - S

²2 ^Cl

nichts anderes ist ale das Massenverhältnis gegeben durch die aktive Masse M des Basisstückes 1 und der starr daran befestigten Teile und der Masse m der Resonatoren des elektromechanischen Filters. Da praktisch der grösste Teil der Masse m durch die Magnetsysteme 7, 9 gebildet wird, ist mit dem beschriebenen Filter eine einfache Möglichkeit geschaffen, die Bandbreite b derselben genau zu bestimmen und fertigungstechnisch in engen Grenzen zu halten.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass die hergeleiteten Zusammenhänge aufgrund eines symmetrischen, reziproken Vierpoles gemacht wurden. Dies bedeutet, dass diese Gültigkeit haben für ein elektromechanischer Filter der gezeigten Art, welches ebenfalls symmetrisch aufgebaut ist, dessen Magnetsysteme 7, 9 mit den entsprechenden Federn 11, 13 die gleiche Masse m aufweisen.

Darüber hinaus ist es aber auch denkbar, mittels eines unsymmetrischen Aufbaues des elektromechanischen Filters die Eigenschaften des Bandfilters zu ändern und abweichende Dämpfungsverläufe A zu erhalten. Ein derartiges unsymmetrisches Filter lässt sich ebenfalls mit Hilfe der dargestellten Ableitungen berechnen.

Eine anhand der genannten Erkenntnisse aufgebaute Ausführungsform der Erfindung wird nun noch im Detail beschrieben. Wie aus

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Figur 1 ersichtlich ist, besteht die zentrale Masse M grundsätzlich aus dem Basisstück 1. Dieses Basisstück 1 muss frei beweglich sein. Sieht man zu seiner Aufhängung im Innern eines Gehäuses 15, wie in Figur 2 dargestellt, Polster 17 aus elastischem Material vor, so bedeutet dies, dass die aktive Masse M gefedert mit dem festen Aufbau, also hier dem Gehäuse 15 verbunden ist.

Im elektrischen Analogiemodell entspricht dies einer verhältnismässig grossen Induktivität parallel zur Impedanz Z , deren Reaktanz gegenüber Z- vernachlässigbar ist, wie dies der gemachten Voraussetzung entspricht. Als zweckmässiges Material für die Polster 17 kann Schaumstoff, bzw. Schaumgummi vorgesehen werden. Es ist aber auch beispielsweise eine Aufhängung des Basisstückes 1 im Gehäuse 15 mittels zahlreicher kleiner Spiralfedern verteilt rings um das Basisstück 1 angeordnet, denkbar. Eine einfache Aufhängung kann auch durch eine Befestigung des Schwingungssystems am Basisstück 1 mittels dreier Stäbe 51, 53, 55 (Figur 1) von

erfolgen ^ relativ kleinem Querschnitt und dadurch relativ hoher Elastizität?.

Es ist auch möglich, das Basisstück 1 an der von den Schwingmassen 7, 9 entfernten Seite mit einer Blattfeder 57 (Figur 4) am Gehäuse 15 zu befestigen. Die Blattfeder 57 ist dabei bei der Symmetrieachse der aufgehängten Masse, also des Basisstückes 1, befestigt, und zwar derart, dass ihre Schwingungsebene ungefähr mit jenen der Resonatoren zusammenfällt.

Bei den gezeigten Ausführungsformen von Figur 1 bis 3, hat das Basisstück 1 die Form eines T. Dies hat den Vorteil, dass am Fuss 33 des T die elektrodynamischen Wandler 3, 5 auf einfache Art befestigt werden können, wie dies noch beschrieben werden wird. Die T-Form ist jedoch nicht zwingend. Für die Festlegung der aktiven Masse M des Basisstückes 1 und der daran starr befestigten Teile muss lediglich das Momentanzentrum Z der angeregten Schwingbewegung bestimmbar sein. Mit Hilfe des bezüglich dieses

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Momentanzentrums Z vorliegenden Trägheitsmomentes θ und des wirksamen Abstandes r ergibt sich die aktive Masse in jedem beliebigen Falle zu

M = 2-

r²

Sollte die relative Bandbreite so bestimmt sein, dass man gezwungen ist, mit einer möglichst kleinen koppelnden Masse auszukommen, scjlegt diese Formel nahe, den grössten Teil der koppelnden Masse in der Gegend der Bewegungslinie der Schwingungsschwerpunkte der beiden Resonatoren zu konzentrieren.

An den beiden Schenkeln 19, 21 des T-förmigen Basisstückes 1 sind die beiden Federelemente 11, 13 symmetrisch befestigt, so dass sie sich parallel zueinander und zum Fuss 33 des T erstrecken. Die Verbindung kann beispielsweise durch Anschrauben, Kleben, Schweissen, Nieten oder Hartlöten erfolgen und muss starr sein. Die Federelemente 11, 13 bilden mit den Magnetsystemen 7, 9 zusammen die beiden Resonatoren 2, 4, die mittels des Basisstückes 1, also der aufgehängten Masse, miteinander gekoppelt sind.

Damit diese Resonatoren 2, 4 möglichst kleine Masse im Verhältnis zur Wandlerstärke aufweisen, ist, wie bereits erwähnt wurde, deren Schwingmasse m zweckmässig in Form der Magnetsysteme 7, 9 am freien Ende der Federn 11, 13 konzentriert. Die Magnetsysteme

7, 9 bestehen vorzugsweise aus einem Plättchen 6 aus weich magnetischem Material, an welchem zwei prismatische Permanentmagnete

8, die beispielsweise aus einer Samarium-Kobalt-Legierung bestehen können, befestigt sind. Die Magnetisierungsachse der Permanentmagnete 8 verläuft ungefähr senkrecht zum Plättchen 6. Die Permanentmagnete 8 werden so angeordnet, dass ein magnetischer Pfad 29, wie in Figur 7 dargestellt, entsteht. Es wäre aber auch möglich, ein Magnetsystem aus einem Stück zu gestalten, wenn dabei ein magnetischer Pfad 29 von der in Figur 7 dargestellten Form erreicht werden kann. 309881/00 ,16

Die Gewährleistung der hohen Stabilität der Bandfiltereigenschaften und die Temperaturunabhängigkeit der Parameter (Uj₃, Uu_-1, Ui₊-,) wird durch geeignete Materialauswahl/ z.B. "Elinvar", "NiSpan C7 "Thermelast" und durch geeignete thermische Behandlung dieser Materialien bewirkt. Damit ist der eigentliche bestimmende Filterteil, der durch die aufgestellte £aj -Matrix bestimmt wird, beschrieben worden.

Die Ein- und Auskopplung der Schwingungsenergie geschieht auf eine Schwingmasse m, bzw. von einer Schwingmasse m. Es ist zweckmässig, und entspricht auch der vorliegenden Ausführung, dabei an elektrische Systeme, wie Oszillatoren, Leitungen, Verstärkerstufen etc zu koppeln. Die dafür vorgesehehen elektrodynamischen Wandler 3,5 bestehen ihrerseits ebenfalls aus den Magnetsystemen 7,9 als dem hauptbeweglichen Teil und aus Flachspulen 23, 25 aus dem weniger beweglichen Teil. Die Flachspulen 23, 25 sind direkt auf einer gemeinsamen Platte 27 aus weichmagnetischem Material geklebt und befinden sich unter dem jeweiligen Magnetsystem 7, 9, so dass sie von dessen Kraftlinien optimal geschnitten werden. Die Platte 27, die aus einem weichmagnetischen Material, z.B. aus "Ferroxcube" besteht, trägt an ihren Enden die beiden Flachspulen 23, 25 und ist am Fuss 33 des T des Basisstückes 1 starr befestigt.

Figur 6 zeigt beispielsweise den Aufbau eines Wandlers. Dabei ist die Anordnung von Magnetsystem 7, Flachspule 23 und Platte 27 deutlich ersichtlich. Der magnetische Pfad 29 ist bei dieser Anordnung sehr kurz, wodurch ein hoher Wirkungsgrad des Wandlers , gewährleistet ist. Das Federelement 11 schwingt mit dem Permanentmagnetsystem 7 periodisch in der angegebenen Pfeilrichtung 31 und induziert durch Flussänderung in der Flachspule 23 entsprechende Spannungsschwankungen, die einem Verbracjüher R (Figur 4) zugeführt werden können. Durch einen der Flachspule 23 aufgeprägten

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Wechselstrom aus einer Quelle mit dem Innenwiderstand R kann aber auch das mechanische System 7, 11, also der Resonator, in Schwingung versetzt werden.

Die elektrodynamischen Wandler 3, 5 können als praktisch ideal betrachtet werden, und Quellen- sowie Verbraucherimpedanz werden in dem berechneten Anschlusswert R einbezogen. Verluste der elektrodynamischen Wandler 3, 5 lassen sich jedoch ebenso einfach in diesen extern zu schaltenden Widerstände R berücksichtigen. Die hohe Güte des. gezeigten elektromechanischen Filters - es lassen sich ohne weiteres Werte von einigen Tausend bei niedrigen Frequenzen (1OO - 1000 Hetz) erreichen - machen es praktisch möglich, das Frequenzbandfilter in allen Anwendungsfällen mit unveränderten Eigenschaften einzubauen. Darin liegt, wie beaeits einleitend gesagt wurde, ein grosser Vorteil des vorliegenden elektromechanischen Frequenzbandfilters. Im bevorzugten Anwendungsbereich, d.h. für den unteren Niederfrequenzbereich, lassen sich im Gegensatz zu rein elektrischen Filtern handliche Abmessungen erzielen. Das beschriebene Frequenzbandfilter weist z.B. Aussenmasse von wenigen Zentimetern auf, wogegen sich elektrische Bandfilter für die gleichen Frequenzen, wenn überhaupt, so nur mit Induktivitäten auf grossen Kernen und grossvolumigen Kondensatoren realisieren lassen. Im Gegensatz zu diesen, elektrischen, Frequenzbandfiltern, deren Güte nur noch sehr geringe, für Filterzwecke unbrauchbare Werte aufweist, zeichnet sich das vorliegende Frequenzbandfilter im gleichen Frequenzbereich durch sehr hohe Gütefaktoren aus.

Dadurch ist eine besonders gute Selektivität gegeben, weshalb sich dieses Filter zum Aussieben von niederfrequenten Nutzsignalen aus einem Frequenzbereich von hohem Störpegel, bzw. sehr hohem Fremdspannungspegel besonders gut eignet.

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-η-

Die in den Figuren 7 und 8 gezeigte Ausführungsform des elektromagnetischen Schwingungssystems des Frequenzbandfilters unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Ausführungsformen grundsätzlich dadurch, dass anstelle eines T-förmigen Basisteils ein Basisteil verwendet wird, der aus einem prismatischen Basisstück la und einer Grundplatte Ib besteht. Das prismatische Basisstück la kann z.B. auf der Platte Ib durch Weichlöten befestigt werden. Weiter sind bei der Ausführungsform gemäss den Figuren 8 und 9 anstelle einer einzigen Ferritplatte für beide Flachspulen der Wandler zwei separate Platten 27a, 27b vorgesehen, die ebenfalls aus einem weichmagnetischen Material, z.B. "Ferroxcube", bestehen.

Im übrigen ist der Aufbau des Frequenzbandfilters nach den Figuren 7 und 8 grundsätzlich derselbe wie beim Frequenzbandfilter nach Figur 1. Es werden daher die gleichen Bezugsziffern verwendet, so dass hiefür auf die vorangehende Beschreibung verwiesen werden kann.

Um nun zu den bereits erwähnten Merkmalen der vorliegenden Ausführungsform näher einzugehen, sei vorerst erwähnt, dass die beschriebene Ausgestaltung des Basisteils in Form eines Basisstücks la und einer Grundplatte Ib den Vorteil besitzt, dass durch die Wahl der Grundplattendicke d für jede beliebige Frequenz die Bandbreite eingestellt werden kann. Es wäre aber auch möglich, die Platte Ib so auszugestalten, dass mit Leichtigkeit Teile von der Grundplatte abgetrennt werden können. Andererseits ist es auch möglich, durch Anbringen von zusätzlichen Massen an der Grundplatte eine entsprechende Veränderung der Bandbreite zu erzielen. Dabei kann die aktive Masse auch dadurch verändert werden, dass die genannte zusätzliche Masse auf der Platte anders plaziert wird.

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Was nun die Verwendung von separaten Platten 27a und 27b für die Flachspulen 23, 25 der Wandler anbetrifft, hat diese den Vorteil, dass bei jedem Resonator die Flachspule, die zweckmässigerweise auf der Platte 27a, 27b festgeklebt ist, bei jedem Resonator 2, 4 genau und unabhängig vom anderen Resonator an den richtigen Ort unter das Magnetsystem geschoben werden kann. Zweckmässierweise erfolgt die Befestigung der Platte 27a, 27b auf der Grundplatte la durch Festkleben.

Gesamthaft betrachtet ermöglicht die beschriebene Ausführungsform der Erfindung bei serienmässiger Herstellung verschiedener Filter, bei denen verschiedene Lochfrequenzen und verschiedene Bandbreiten benötigt werden, mit Standardelementen zu arbeiten. Solche Standardelemente sind die Spulen, die Platten für die Spulen, die Permanentmagnete, die Jochplättchen für die Permanentmagnete, das prismatische Basisstück zur Befestigung der Blattfedern, Blattfedern verschiedener Dicke, aber gleicher Breite, sowie Grundplatten verschiedener Dicke oder Grundplatten mit abtrennbaren Teilen, gegebenenfalls auch zusätzliche Massenteile zur Vergrösserung der Masse der Grundplatte.

Wie bereits einleitend erwähnt wurde, umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Abstimmung des beschriebenen Frequenzbandfilters. Um einen Resonator, z.B. den Resonator 2, abzustimmen, wird das fertige Frequenzbandfilter am Basisstück 1 starr festgehalten und mittels seines eigenen Wandlers 7, an einen rückgekoppelten Verstärker angeschlossen und so als Oszillator betrieben. Die Schwingungsfrequenz des Resonators wird durch geeignete Mittel gemessen. Durch eine passende Einrichtung, z.B. durch einen kleinen Zapfenfräser oder eine Schleifscheibe 58 (Figur 1) mit geringem Durchmesser wird dann der Querschnitt der Blattfeder 11, während der Oszillator schwingt, an einer Stelle in der Nähe des Basisstückes 1 verkleinert, bis die gewünschte Frequenz des Resonators sich einstellt. Ist auf diese

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Weise der eine Resonator 2 des Filters abgestimmt wordev so erfolgt die Abstimmung des anderen Resonators 4 auf entsprechende Weise. Dieses Abstimmverfahren ermöglicht es, in kurzer Zeit die Abstimmung der einzelnen Resonatoren auf die gewünschte untere Lochfrequenz vorzunehmen, ohne dass der jeweilige Resonator bei der Abstimmung aus dem Frequenzbandfilter entfernt werden müsste.

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Claims (33)

Patentansprüche

1. Frequenzbandfilter ι, _t einem Schwingungssystem, das einen ersten und einen zweiten Resonator aufweist, welche über eine elastisch in einer Halterung aufgehängten Masse miteinander gekoppelt sind, wobei dem ersten Resonator ein elektrodynamischer Wandler zugeordnet ist, welcher ein Eingangssignal in Schwingungsenergie umsetzt, und dem zweiten Resonator ein elektrodynamischer Wandler zugeordnet ist, welcher ein dem Schwingungszustand des zweiten Resonators entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, und vom jeweiligen Wandler ein Teil desselben als Schwungmasse des Resonators wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Teil des jeweiligen Wandlers fest mit der genannten Masse verbunden ist undjeinen Teil derselben bildet.

2. Frequenzbandfilter nach Anspruch 1, wobei der elektrodynamische Wandler ein^Spulenteil und ein Magnetsystem aufweist, die relativ zueinander beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der genannten Masse verbundene Teil der Spulenteil ist.

3. Frequenzbandfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein grosser Teil oder der grösste Teil der genannten Masse in der Nähe der Linie, die die beiden Schwingungsschwerpunkte der Resonatoren miteinander verbindet, befindet.

4. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren (2, 4) über die elastisch aufgehängte Masse mechanisch miteinander gekoppelt sind.

5. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Resonatoren (2, 3) aus einem Federelement (11, 13) besteht, das mit einem Ende an der elastisch aufgehängten Masse befestigt ist und am anderen Ende eine Schwungmasse (7, 9) trägt.

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6. Frequenzbandfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11, 13) eine Blattfeder ist.

7. Frequenzbandfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (7, 9) seitlich am freien Ende der Blattfeder (11, 13) angebracht ist, und dass das magnetische Feld in dem zwischen den zwei Wandlerteilen vorhandenen Luftspalt praktisch senkrecht zur Schwingungsebene der Blattfeder (11, 13) gerichtet ist.

8. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (7, 9) ein Plättchen (6) aus weichmagnetischem Material aufweist, an welchem zwei Permanentmagnete (8) angebracht sind, deren Magnetisierungsachse senkrecht zum Plättchen (6) verläuft, und dass die Permanentmagnete (8) so angeordnet sind, dass die freien Polenden unterschiedliche Polarität aufweisen.

9. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenteil eine Spule (23, 25) ist, die von einer Platte (27) aus weichmagnetischem Material getragen wird, die an der elastisch aufgehängten Masse (1) befestigt ist.

10. Frequenzbandfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (23, 25) eine Flachspule ist, deren Achse praktisch senkrecht zur Schwingungsebene der Blattfeder (11, 13) ausgerichtet ist.

11. Frequenzbandfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (27) aus weichmagnetischem Material derart bemessen ist, dass auch bei der maximalen Amplitude des Resonators (2, 4) die Form des Kraftlinienverlaufes vom Magnetsystem (7, 9) zur Platte (27) unverändert bleibt.

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12. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (23, 25) beider Wandler (3, 5) auf der gleichen Platte (27) befestigt sind.

13. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch aufgehängte Masse durch einen Basisteil (1) in Form eines T gebildet ist, der zwei Schenkel (19, 21) zur Befestigung der Federelemente (11, 13) uid einen Fuss (33) besitzt.

14. Frequenzbandfilter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (11, 13) symmetrisch zu einer Mittelebene des Basisteils an den Schenkeln (19, 21) befestigt sind, und dass sich die Federelemente (11, 13) parallel zueinander und zum Fuss (33) erstrecken.

15. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch aufgehängte Masse durch ein Basisstück (la) zur Befestigung der Federelemente (11, 13) sowie eine Grundplatte (Ib) gebildet ist, mit welcher das Basisstück (la) verbunden ist.

16. Frequenzbandfilter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (Ib) abtrennbare Teile zur Veränderung der Bandbreite aufweist.

17. Frequenzbandfilter nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch auf der Grundplatte (Ib) anbringbare Massenteile zur Veränderung der Bandbreite.

18. Frequenzbandfilter nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen auf der Grundplatte justierbaren Massenteil zur Veränderung der Bandbreite.

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19. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (23, 25) jedes Wandlers (3, 5) auf einer einzelnen Platte (27a, 27b) aus wefchmagnetischem Material befestigt ist.

20. Frequenzbandfilter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte (27a, 27b) aus weichmagnetischem Material auf der Grundplatte (Ib) befestigt ist.

21. Frequenzbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Aufhängung der Masse durch elastische Befestigung derselben in einem Gehäuse (15) erfolgt.

22. Frequenzbandfilter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Befestigung durch eine Polsterung (17) erfolgt.

23. Frequenzbandfilter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenfrequenz der Polsterungsmasse (17) zusammen mit der gesamten Masse des Schwingungssystems tiefer liegt als dessen tiefste Durchlassfrequenz.

24. Frequenzbandfilter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Befestigung mittels Stäben (51, 52, 53) von dünnem Querschnitt erfolgt.

25. Frequenzbandfilter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Befestigung mittels mindestens eines Federelementes (57) erfolgt.

26. Frequenzbandfilter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (57) eine Blattfeder ist.

27. Frequenzbandfilter nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (57) bei der Symmetrieachse und fusseitig der Resonatoren an der aufgehängten Masse befestigt ist, und dass die Schwingungsebene der Blattfeder (57) mit jenen der Blattfedern der Resonatoren (2, 4) zusammenfällt.

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28. Frequenzbandfilter" nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass Anschläge (53, 55) vorgesehen sind, welche die Schwingungsamplitude des Resonators (2, 4) begrenzen.

29. Verfahren zur Herstellung eines Frequenzbandfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstimmung des Frequenzbandfilters auf das gewünschte Frequenz- -band von bestimmter Bandbreite das vorgefertigte Schwingungssystem an seinem die Masse bildenden Körper (1) starr festgehalten wird, und dass der Querschnitt der einen und der anderen Blattfeder (11, 13) während sie vom zugeordneten Wandler als Oszillator betrieben wird, örtlich verkleinert wird, bis die gewünschte untere Lochfrequenz für jeden Resonator erreicht ist.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenkörper (1) au*, einem Block mit wesentlich grösserer Masse festgespannt wird.

31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleinerung des Querschnittes der Blattfeder (11, 13) durch spanabhebende Bearbeitung erfolgt.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die spanabhebende Bearbeitung durch Schleifen oder Fräsen erfolgt.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleinerung des Querschnitts der Blattfeder in der Nähe der Befestigung derselben an der Masse (1) erfolgt.

CAR/mc

S-43-858/694

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