JPS634367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、逆相結合用の飛び越し結合子を具え
た有極形メカニカルフイルタに関するものであ
る。

メカニカルフイルタは、超音波振動を媒介して
電気信号の伝達を行うバンド・パス・フイルタで
あつて、Ｌ，Ｃ等の電気素子を用いたフイルタに
比べて、そのＱ（尖鋭度）を極めて高くとること
ができ、しかも安定度が高く、かつ、小形化でき
る等各種の利点を有するものである。従つて例え
ば通話路変換装置におけるチヤンネル・フイルタ
や信号フイルタとして利用されたり、あるいは航
行用受信機や自動列車制御装置内のフイルタとし
て使用されている。とくに最近は技術の進歩とあ
いまつて、広帯域フイルタや狭帯域フイルタにさ
まざまな考案がなされている。

近年、構成素子数の削減によるメカニカルフイ
ルタの小型化および群遅延時間特性の改善等の目
的から、メカニカルフイルタの有極構成法が開発
され、前述のチヤンネルフイルタ等において、既
に実用化されている。

メカニカルフイルタの有極構成は、少くとも３
個以上の機械振動子と、これら機械振動子のそれ
ぞれに同相に連接している主結合子とからなるメ
カニカルフイルタにおいて、１つの機械振動子と
これに隣接しない他の機械振動子とをさらにもう
１本の飛び越し結合子を用いて互いに同相または
逆相となるように連接することによつて行われ
る。

有極形メカニカルフイルタを構成する場合、上
述の飛び越し結合子によつて連接される２個の機
械振動子の間に存在する機械振動子の数は、通
常、１個または２個とする場合が多い。例えば、
中間に存在する機械振動子が１個の場合、飛び越
し結合子を互いに同相に連接すれば、極は通過帯
域の高域側にあらわれ、互いに逆相に連接すれば
極は低域側にあらわれる。中間に存在する機械振
動子が２個の場合、飛び越し結合子を互いに逆相
に連接すれば、極は通過帯域の高域側と低域側に
それぞれ１個ずつあらわれる。

このように飛び越し結合子を用いることによつ
て有極形メカニカルフイルタを構成することがで
きる。メカニカルフイルタの有極形構成はフイル
タの選択度特性の向上と群遅延時間特性の向上と
いう本来相反する特性上の改善と、小形化とに対
する要求を満足せしめ得る点において有利なもの
である。一般にフイルタの構成素子数を増せばそ
の選択度特性は向上するが、逆に群遅延時間が増
加し、さらに素子数の増加によりフイルタ自体が
大形化する。有極形メカニカルフイルタによれ
ば、上述の特性上の要求を満足しながら素子数を
大幅に減少することによつて、電子部品の小形化
への要求にも応じることができるものである。

このような有極形メカニカルフイルタとして、
既にいくつかの形式のものが提案されている。こ
れらはその構成法から２種類に大別することがで
きる。

第１図は捩り振動形機械振動子３個を用いた従
来の有極形メカニカルフイルタの構成を示す斜視
図である。同図において、１，２および３は捩り
第１次振動形式で振動する機械振動子、４は機械
振動子１，２および３をそれぞれ同相に結合する
主結合子、５は機械振動子２を飛び越して機械振
動子１と３を互いに逆相に結合する飛び越し結合
子である。また６および７はそれぞれ捩り第１次
振動の節点と振動変位とを示している。

第１図に示されたメカニカルフイルタにおいて
は、同相に結合する主結合子４が、機械振動子
１，２および３にそれぞれほぼ直角に連接されて
いるのに対して、飛び越し結合子５が機械振動子
１および３に対して斜め方向に連接されている。
これは各機械振動子の捩り第１次振動の変位方向
が互いに逆になる点を連接することによつて、逆
相の結合を得るためである。このメカニカルフイ
ルタにおいては、極は通過帯域の低域側にあらわ
れる。

第１図に示された形式の有極形メカニカルフイ
ルタの利点は、全部の機械振動子が同一次数の同
一振動形式で振動するため、各機械振動子の寸法
形状がほぼ同一になり、従つてフイルタを組み立
てる場合に準備しなければならない機械振動子が
一種類だけで済む点にある。しかしながら本構成
の有極形メカニカルフイルタは、前述のように飛
び越し結合子を機械振動子に対して斜め方向に連
接するため、製造上の困難さがあり、また寸法精
度保持の上からも難がある。

第２図は、屈曲振動形機械振動子と捩り振動形
機械振動子とを用いた従来の有極形メカニカルフ
イルタの構成を示す斜視図である。同図において
８は屈曲振動形式の第２次振動を行う機械振動
子、９および１０は捩り振動形式の第１次振動を
行う機械振動子、１１は機械振動子８，９および
１０をそれぞれ同相に結合する飛び越し結合子で
ある。また１３および１４は、それぞれ屈曲第２
次，捩り第１次振動の節点をあらわし、さらに１
５および１６はそれぞれ振動変位をあらわす。こ
のメカニカルフイルタにおいても、極は通過帯域
より低域側にあらわれる。

第２図に示された形式の有極形メカニカルフイ
ルタの利点は、２本の結合子１１および１２が機
械振動子８，９および１０に対してほぼ直角に配
置されているため、結合子の熔接が容易であり、
また構造が比較的単純なので製造が容易なことで
ある。しかしながら本構成の有極形メカニカルフ
イルタは、振動形式の異なる機械振動子を使用す
るため、機械的形状や寸法が異なるだけでなく、
周波数温度係数等の関係から材質的にも異なる２
種類の機械振動子を準備しなければならないこと
と、一般に２本の結合子を機械振動子の両面に連
接しなければならない等の欠点がある。

本発明はこのような従来技術の欠点を除去しよ
うとするものであつて、その目的は同一振動形式
でかつ同一材質からなる機械振動子のみで構成で
き、かつ同相に信号を伝達する主結合子と極を形
成するために設けられた飛び越し結合子とが機械
振動子に対してそれぞれほぼ直角に配置され、従
つて製造容易でありかつ精度を保持しやすい有極
形メカニカルフイルタを提供することにある。こ
の目的を達成するため本発明の有極形メカニカル
フイルタにおいては、長軸方向が平行になるよう
に配置された少なくとも３個の機械振動子と、該
各機械振動子を同相に結合する主結合子と、前記
各機械振動子のうち少くとも一対の隣り合わない
機械振動子を逆相に結合する飛び越し結合子とを
具えてなる有極形メカニカルフイルタにおいて、
前記飛び越し結合子によつて連接される前記一対
の機械振動子が基本振動次数の同一振動形式で振
動し、かつ、ほぼ等しい寸法形状を有するととも
に、互いに長軸方向にずらされて配置され前記主
結合子および前記飛び越し結合子がともに前記機
械振動子に対してほぼ直角に連接されていること
を特徴としている。

以下、実施例について詳細に説明する。

第３図は本発明の有極形メカニカルフイルタの
一実施例の構成を示す図である。同図は本発明を
捩り振動形式の機械振動子で構成されたメカニカ
ルフイルタに適用した場合の例を示している。第
３図Ａは本実施例の有極形メカニカルフイルタの
構成を示す斜視図である。同図において１７，１
８および１９は捩り振動形式で第１次振動を行う
機械振動子、２０は縦振動を行つて機械振動子１
７，１８および１９を同相に結合する主結合子、
２１は縦振動を行い、機械振動子１７および１９
を逆相に結合する飛び越し結合子であり、２２お
よび２３はそれぞれ捩り振動形式の機械振動子の
節点および振動変位をあらわす。また矢印は変位
方向をあらわし、×印は結合子と機械振動子との
連接個所をあらわしている。なお、機械振動子１
７，１８および１９の形状寸法は互いにほぼ等し
くなるようにする。本フイルタの特徴は前述のよ
うに減衰極を実現するにあたり、一対の機械振動
子１７および１９を互いに機械振動子の長さ方向
にずらして構成することにより、２本の結合子を
同一平面で互いに平行かつ機械振動子に対してほ
ぼ直角となるように連接することができることで
ある。なお本実施例においては一対の機械振動子
間の長さ方向のずれ長さをほぼｌ／４にしてあ
る。ここでｌは機械振動子１７および１９の長さ
である。

第３図Ｂは第３図Ａに示されたメカニカルフイ
ルタの上面図である。同図にみられるごとく、結
合子２０および２１はほぼ平行に配置され、さら
に機械振動子１７，１８および１９に対してほぼ
直角に連接されている。

第４図は本発明の有極形メカニカルフイルタの
他の実施例の構成を示す図である。同図は本発明
を縦振動形式の機械振動子で構成されたメカニカ
ルフイルタに適用した場合の例を示している。第
４図Ａは本実施例の有極形メカニカルフイルタの
構成を示す斜視図である。同図において、２４，
２５および２６は縦振動形式で第１次振動を行う
機械振動子、２７は屈曲振動を行つて機械振動子
２４，２５および２６を同相に結合する主結合
子、２８は屈曲振動を行つて機械振動子２４およ
び２６を逆相に結合する飛び越し結合子であり、
２９および３０はそれぞれ縦振動形式の機械振動
子の節点および振動変位をあらわす。また矢印は
変位方向をあらわし、×印は結合子と機械振動子
との連接個所をあらわしている。なお機械振動子
２４，２５および２６の形状寸法は互いにほぼ等
しくなるようにする。また本実施例においては一
対の機械振動子２４，２６間の長さ方向のずれ長
さをほぼｌ／４にしてある。ここでＬは機械振動
子２４および２６の長さである。

第４図Ｂは第４図Ａに示されたメカニカルフイ
ルタの上面図である。同図にみられるごとく、結
合子２７および２８はほぼ平行に配置され、さら
に機械振動子２４，２５および２６に対してほぼ
直角に連接されている。

第５図は本発明の有極形メカニカルフイルタの
第３の実施例の構成を示す図である。同図は本発
明を屈曲振動形式の機械振動子で構成されたメカ
ニカルフイルタに適用した場合の例を示してい
る。第５図Ａは本実施例の有極形メカニカルフイ
ルタの構成を示す斜視図である。同図において、
３１，３２および３３は屈曲振動形式で第１次振
動を行う機械振動子、３４は縦振動を行つて機械
振動子３１，３２および３３を同相に結合する主
結合子、３５は縦振動を行つて機械振動を行つて
機械振動子３１および３３を逆相に結合する飛び
越し結合子であり、３６および３７はそれぞれ屈
曲振動形式の機械振動子の節点および振動変位を
あらわす。また矢印は変位方向を示し、×印は結
合子と機械振動子との連接個所を示している。な
お、機械振動子３１，３２および，３３の形状寸
法は互いにほぼ等しくなるようにする。

また本実施例においては、一対の機械振動子３
１，３３間の長さ方向のずれ長さをほぼｌ／４に
してある。ここでｌは機械振動子３１および３３
の長さである。

第５図Ｂは第５図Ａに示されたメカニカルフイ
ルタの上面図である。同図にみられるごとく、結
合子３４および３５はほぼ平行に配置され、さら
に機械振動子３１，３２および３３に対してほぼ
直角に連接されている。

以上説明したように本発明の有極形メカニカル
フイルタによれば、同一振動形式で同一材質およ
び同一寸法形状からなる機械振動子のみで有極形
メカニカルフイルタを構成することができるので
経済的に優れており、かつ同相に信号を伝達する
主結合子と、極を形成するために設けられた飛び
越し結合子とが、機械振動子に対してそれぞれほ
ぼ直角に配置されるので、製造が容易であり、か
つ精度を保持しやすい等の優れた効果を得ること
ができる。

なお、前述の実施例においては、代表的な３種
類の振動形式である、捩り，縦および屈曲の各振
動形式の機械振動子からなるメカニカルフイルタ
について本発明を適用した場合について説明した
が、本発明は、上記各実施例の場合に限定される
ものではなく、すべての振動形式に対して適用し
得るものである。

また前述の実施例においては一対の機械振動子
間の長さ方向のずれ長さをほぼｌ／４（ｌ：機械
振動子の長さ）としたが、本発明は該ずれ長さに
限定されるものではなく、本発明が適用できるず
れ長さであればいかなる長さであつても差しつか
えない。

さらに前述の各実施例はいずれも、通過帯域の
低域側に極を１個設ける場合のものであるが、本
発明はこの場合に限定されるものではなく、飛び
越し結合子が連接される機械振動子の中間に存在
する機械振動子の数を２個とした場合は、通過帯
域の低域側と高域側にそれぞれ１個ずつの極を設
けることができる。さらに多素子からなるメカニ
カルフイルタに前述の実施例に示された飛び越し
結合子を部分的に複数個適用することによつて、
複数個の極を設けることも可能である。なお、メ
カニカルフイルタを構成する機械振動子は共振子
と変換子のいずれであつてもよいことは言うまで
もない。

このように本発明による有極形メカニカルフイ
ルタは、その適用範囲が広く、また製造性にも優
れていることから、極めて工業的価値の高いフイ
ルタと言うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ従来の有極形メ
カニカルフイルタの構成を示す斜視図、第３図な
いし第５図はそれぞれ本発明の有極形メカニカル
フイルタの一実施例の構成を示す図である。 １，２，３……機械振動子、４……主結合子、
５……飛び越し結合子、６……節点、７……振動
変位、８，９，１０……機械振動子、１１……主
結合子、１２……飛び越し結合子、１３，１４…
…節点、１５，１６……振動変位、１７，１８，
１９……機械振動子、２０……主結合子、２１…
…飛び越し結合子、２２……節点、２３……振動
変位、２４，２５，２６……機械振動子、２７…
…主結合子、２８……飛び越し結合子、２９……
節点、３０……振動変位、３１，３２，３３……
機械振動子、３４……主結合子、３５……飛び越
し結合子、３６……節点、３７……振動変位。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 長軸の方向がほぼ平行になるように配置され
   た少くとも３個の機械振動子と、該各機械振動子
   を同相に結合する主結合子と、前記各機械振動子
   のうち少くとも一対の隣り合わない機械振動子を
   逆相に結合する飛び越し結合子とを具えてなる有
   極形メカニカルフイルタにおいて、前記飛び越し
   結合子によつて連接される前記一対の機械振動子
   が基本振動次数の同一振動形式で振動し、かつほ
   ぼ等しい寸法形状を有するとともに、互いに長軸
   方向にずらされて配置され、前記主結合子および
   前記飛び越し結合子がともに前記機械振動子に対
   してほぼ直角に連接されていることを特徴とする
   有極形メカニカルフイルタ。