167298. lajstromszámú szabadalom • Elektromechanikus tárcsás szűrő
167298 7 8 hullámellenállását. Ezt úgy érhetjük el, hogy csökkentjük a csatolóelemek keresztmetszetét, azaz mechanikai szilárdságát. Az ismert szerkezetű, külsőleg elrendezett mechanikai csatolóelemekkel ellátott elektromechanikus tárcsás szűrőknél ezért kell elhangolt járulékos rezonátorokat alkalmazni. A 4. és 5. ábrából látható, hogy abban az esetben, ha a mechanikai csatolóelemeket pontokban rögzítjük, a csatolási tényezőt kizárólag ezen pontok Z^ impedanciája és a mechanikai csatolóelemek hajlító lengésekkel szembeni hullámellenállása határozza meg. Az utóbbi tény abból következik, hogy az említett pontokban a Zn impedanciák végtelenek, tehát a „csomókörös" rezgéseket végző tárcsarezonátorok a mechanikai csatolóelemek hosszirányú lengéseivel szemben végtelen ellenállást képviselnek. A 4. és 5. ábrából az is látható, hogy a ZT impedancia értéke c" pontokban lényegesen nagyobb, mint a Zn impedanciáé a tárcsa szélén. Ezen túlmenően a huzaldarabokból készült mechanikai csatolóelemek hullámellenállása hajlító lengésekkel szemben lényegesen kisebb, mint hosszirányú lengésekkel szemben. A fentiek alapján világos, hogy a javasolt felépítésű rezonátorrendszer, az ismert, külsőleg elrendezett mechanikai csatolóelemekkel ellátott rezonátorrendszerekkel ellentétben, lehetővé teszi az azonos sávszélességű tárcsás szűrők mechanikai szilárdságának sokszoros növelését, illetve (ami egyenértékű ezzel) a tárcsarezonátorok egyszerű csatolása mellett lényegesen keskenyebb sávú szűrő előállítását. A javasolt felépítésű rezonátorrendszer másik sajátossága, hogy általa gyakorlatilag teljes mértékben kiküszöbölhetők a „csomóátmérő" szerinti hajlító lengések rezonanciafrekvenciáinál kialakuló oldalsávok. Az ilyen lengésnél rendszerint a két szomszédos nagyságrendű rezonanciafrekvencia esik közel a „csomókör" szerinti lengések (hasznos lengések) rezonanciafrekvenciájához, és ezért ezek a legveszélyesebbek. A „csomókörök" ós „csomóátmérők" szerinti hajlító lengések rezonanciafrekvenciái közötti távolság általában nem nagy, és értéke a tárcsarezonátor átmérője ós vastagsága közötti viszonytól függ, Ha a tárcsa átmérője és vastagsága közötti viszonyt növeljük, a rezonanciafrekvenciák közelednek egymáshoz. Annak érdekében, hogy a javasolt konstrukciójú elektromechanikus tárcsás szűrő előnyei, különös tekintettel a monofrekvenciájára, világosabbak legyenek, hasonlítsuk össze a külsőleg elrendezett mechanikai csatolóelemekkel ellátott rezonátorrendszer jelátmeneti viszonyait az olyan rezonátorrendszer jelátmeneti viszonyaival, amelynél a mechanikai csatolóelemek a tárcsarezonátor homlokoldalának a „csomókörrel" azonos átmérőjű körvonal mentén elhelyezkedő pontjaiban vannak elrendezve. A tárcsarezonátoroknál mindkét esetben az fx és f 2 frekvenciáknál lépnek fel „csomókörös", illetve „csomóátmérős" rezonáns lengések (6a és 6b, illetve 7a és 7b ábrák). A jelet a bemeneti rezonátor közepén vezetjük be és a kimeneti rezonátor közepén vezetjük el. A jel bevezetésének és elvezetésének helyei az átalakítók magnetostriktív rúdjai rögzítési helyeinek felelnek meg. Az első esetben (6a és 6b ábra) két tárcsából és 5 külsőleg elrendezett mechanikai csatolóelemekből álló rezonátorrendszer bemeneti rezonátorán fx frekvenciájú „csomókörös" lengéseket keltünk, amelyeket a hosszirányban lengő mechanikai csatolóelemek a kimeneti rezonátorra, illetve azon át az 10 elektromechanikus átalakítóra visznek át. f2 frekvenciájú „csomóátmérős" lengések a bemeneti rezonátor középponti gerjesztésével közvetlenül nem hozhatók létre, mivel ilyen lengésekkel szemben az impedancia, tárcsa bemeneti ellenállása közé-15 pen végtelen. fx-től különböző frekvencián a tárcsa sokszorosan gyengített „csomókörös" lengéseket végez. Ezen lengéseket a csatolóelemek a kimeneti rezonátorra továbbítják, amelyben intenzív „csomóátmérős" lengések alakulnak ki. Ennél a rezonátor-20 rendszernél, amelyben a mechanikai csatolóelemek hosszirányú lengéseket végeznek, f2 frekvenciánál a kimeneti rezonátor közepén mindig fellépnek rezonáns lengések, amelyeket a (nem ábrázolt) magnetostriktív rúd is átvesz, és így a szűrőben intenzív 25 oldalsávok alakulnak ki. A második esetben (7a és 7b) a találmány szerinti, két, mechanikai csatolóelemekkel összekapcsolt rezonátorból álló rezonátorrendszernél a bemeneti rezonátor közepén gerjesztett fx frekvenciájú, egy 30 „csomókörös" lengéseket a mechanikai csatolóelemekre a tárcsa megfelelő pontjai mozgásának tangenciális összetevői viszik át. A hajlító lengéshullám a mechanikai csatolóelemeken át átterjed a második tárcsára, és azon egy „csomókörös" len-35 géseket gerjeszt. Első pillantásra azt hihetnénk, hogy az f2 frekvenciájú, „csomóátmérős" lengések az előző esethez hasonlóan, vagyis gyengített, „csomókörös" lengésekként, átvihetők. Ez azonban nem lehetséges, mivel a kimeneti tár-40 csára a mechanikai csatolóelem által gyakorolt erő tangenciális irányban hat, és ebben az irányban az adott pontban a tárcsa „csomókörös" lengésekkel szembeni impedanciája gyakorlatilag végtelen. Ezért az ilyen lengésnél az adott esetben csak igen 45 laza csatolás jöhet létre, tehát a rezonátorrendszer kimenetén f2 frekvenciánál csak rendkívül gyenge lengések alakulhatnak ki. A javasolt felépítésű rezonátorrendszer, amelyben a mechanikai csatolóelemek hajlító lengéseket vé-50 géznek, fenti jellegzetességei folytán lehetővé teszi, hogy különféle munkafrekvenciával és áteresztő sávval kis méretű, mechanikailag szilárd, gyakorlatilag oldalsávmentes elektromechanikus tárcsás szűrőket hozzunk létre. 55 Valóban, ha az elektromechanikus tárcsás szűrő méreteit — célszerűen a tárcsarezonátorok méreteinek csökkentésével — csökkentjük, ez az alábbi következményekkel jár. Az átmérő-vastagság viszony nő, ami tudvalévőleg azzal jár, hogy az alap- és 60 oldallengések rezonanciafrekvenciái közelednek egymáshoz; a tárcsa felülete mentén pedig mindenütt csökken az impedancia, ami a mechanikai csatolóelemek keresztmetszetének és — ebből eredően — a rezonátorrendszer szilárdságának csökkentését 65 teszi szükségessé. 4
