مرشح ميكانيكي للصوتيات

مرشح ميكانيكي للصوتيات :شكل 1. مُرشِّح ميكانيكي قامت بصناعته شركة كهرباء كوكوساي بهدف اختيار إشارات عرض المحزم 2 kHz الضيقة في أجهزة استقبال الراديو ذات SSB. ويعمل 455 kHzفي IF عادي بالنسبة لأجهزة الاستقبال وله أبعاد 45×15×15 mm (1³⁄₄×⁷⁄₁₂×⁷⁄₁₂ في).

المُرشِّح الميكانيكي هو مُرشِّح معالج الإشارة ويُستخدم عادةً بدلاً من المُرشِّح الإلكتروني في ترددات الراديو، ويتشابه القصد من استخدامه مع المُرشِّح الإلكتروني العادي :؛ فكلاهما يعمد إلى تمرير مجموعة من ترددات الإشارة ومنع آخرين. ويعمل المُرشِّح على ذبذباتٍ ميكانيكية تناظر الإشارة الكهربائية، ففي أثناء إدخال الإشارات وإخراجها من المُرشِّح تقوم المُبدِّلات بتحويل الإشارة الكهربائية إلى هذه الاهتزازات الميكانيكية ثم إعادتها مرةً أخرى.
إن كافة مكونات المُرشِّح الميكانيكي ما هي إلا إشارات تماثلية لمختلف العناصر الموجودة بالدوائر الكهربائية. وتخضع العناصر الميكانيكية للدوال الرياضية التي تُعد مماثلة لعناصرهم الكهربائية المناظرة، مما يتيح تطبيق تحليل الشبكة الكهربائية وطرق تصميم المُرشح على المُرشِّحات الميكانيكية. وقد طورت النظرية الكهربائية مكتبةً كبيرةً من الأشكال الرياضية تقدم مُرشِّحًا مفيدًا، استجابات التردد كما يستطيع مصمم المُرشِّح الميكانيكي استخدامها مباشرةً. ولكن لابد فقط من أن يتم وضع المكونات الميكانيكية عند القيم المناسبة لتقديم مُرشِّحًا ذو استجابةٍ مماثلة للنظير الكهربائي.
الصلب وسبائك النيكل والحديد هي المواد الشائع استخدامها في مكونات المُرشِّح الميكانيكي؛ ويُستخدم النيكل أحيانًا في أدوات توصيل المدخلات والمخرجات. وينبغي أن تُبرمج الرنانات المصنوعة من هذه المواد في المُرشِّح ليتم ضبطها بكل دقة مع تردد الرنين قبل التجميع النهائي.
وعلى الرغم من أن المُرشِّح الميكانيكي في هذه المقالة يعني المُرشِّح الذي يتم استخدامه في دورٍ كهروميكانيكي، إلا أنه من الممكن استخدام تصميم ميكانيكي في ترشيح اهتزازاتٍ ميكانيكية أو موجاتٍ صوتية (تُعد هي أيضًا ميكانيكية في الأساس) بشكلٍ مباشر، فمثلاً يمكن ترشيح استجابة تردد صوتي في تصميم خزائن مكبر الصوت من خلال مكونات ميكانيكية. وكما هو الحال في التطبيق الكهربائي، فهناك حاجةً إلى المُبدَّلات للتحويل بين المجالين الميكانيكي والكهربائي بالإضافة إلى التحويل بين المكونات الميكانيكية التي تماثل نظيراتها الكهربائية. ويتم عرض مجموعة مختارة كنماذج من الأنواع المختلفة لأشكال مكونات المُرشِّحات الميكانيكية والطوبولوجيات في هذه المقالة.
في البداية تم تطبيق نظرية المُرشِّحات الميكانيكية بغرض تحسين الأجزاء الميكانيكية في أجهزة الفونوغراففي حقبة العشرينات من القرن الماضي، وفي حقبة الخمسينات كان يتم تصنيع المُرشِّحات الميكانيكية كمكونات مستقلة بذاتها لاستخدامها في تطبيقات أجهزة إرسال الراديو وأجهزة الاستقبال المتطورة. وأدى “عامل الجودة” العالي Q، الذي يمكن أن تحققه الرنانات الميكانيكية، والذي يُعد أعلى بكثير مما يمكن أن يحققه رنان مستحث ومكثف (LC) كهربائي كامل، إلى إمكانية صُنع مُرشِّحات ميكانيكية للصوتيات ذات انتقائية ممتازة؛ حيث إن الانتقائية الجيدة تجعل مثل هذه المُرشِّحات جذابة للغاية، لأنها ذات أهمية في أجهزة استقبال الراديو. ويعمل الباحثون المعاصرون على المُرشِّحات الكهروميكانيكية الصغيرة: هذه الأجهزة الميكانيكية التي تماثل الدوائر المتكاملة الإلكترونية.