JPH02182012A - Surface acoustic wave device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、2ボ一ト弾性表面波装置の改良に関し、特に
、電圧制御発振回路に好適に用いられる弾性表面波装置
において位相特性を改善したものに関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to improvement of a two-bottom surface acoustic wave device, and in particular, to improvement of phase characteristics in a surface acoustic wave device suitably used in a voltage controlled oscillator circuit. related to what was done.
近年、無線通信装置において、印加電圧により発振周波
数を変化させる電圧制御発振回路(以下、■COという
)が多用されてきている。このvCO用の発振素子とし
ては、一般にLC同調回路やストリップ線路からなるも
のが用いられているが、位相雑音を重視する場合には等
価的なQが高く、かつ無調整とし得る弾性表面波装置を
用いることが多い。2. Description of the Related Art In recent years, voltage controlled oscillation circuits (hereinafter referred to as ``CO''), which change the oscillation frequency depending on an applied voltage, have been frequently used in wireless communication devices. As an oscillation element for this vCO, an LC tuned circuit or a strip line is generally used, but if phase noise is important, a surface acoustic wave device with a high equivalent Q and which can be made without adjustment is used. is often used.
vCO用の弾性表面波装置としては、1ボ一ト弾性表面
波共振子やトランスパーサ゛ル型弾性表面波遅延線が良
く知られている。As a surface acoustic wave device for vCO, a one-bottom surface acoustic wave resonator and a transpersion type surface acoustic wave delay line are well known.
lポート弾性表面波共振子は、水晶振動子と同様に、主
として第2図に示すようなコルピッツ発振回路で用いら
れる。ここでは、周波数可変範囲を拡げるために、弾性
表面波共振装置1に直列にインダクタンス2が接続され
ている。Like a crystal resonator, an l-port surface acoustic wave resonator is mainly used in a Colpitts oscillation circuit as shown in FIG. Here, an inductance 2 is connected in series to the surface acoustic wave resonator 1 in order to expand the frequency variable range.
しかしながら、上記のような表面波装置用基板として、
温度特性に優れた水晶基板を用いた場合には、1ボ一ト
弾性表面波共振子では周波数可変範囲が狭くなりがちで
ある。そのため上記のようなインダクタンス2を直列に
接続することにより可変範囲が拡げられているが、その
結果、等価的Qが低下し、位相雑音特性が劣化し易い。However, as a substrate for a surface wave device as described above,
When a crystal substrate with excellent temperature characteristics is used, the frequency variable range tends to be narrow in a one-bottom surface acoustic wave resonator. Therefore, the variable range is expanded by connecting the inductances 2 in series as described above, but as a result, the equivalent Q decreases and the phase noise characteristics tend to deteriorate.
また、インダクタンス2の値による影響も微妙であり、
無調整化を果たすことが困難であった。Also, the influence of the value of inductance 2 is subtle,
It was difficult to achieve no adjustment.
他方、弾性表面波遅延線の場合には、第3図に示すよう
に、帰還路に弾性表面波遅延線3を挿入した、いわゆる
帰還型発振回路として用いられる。On the other hand, in the case of a surface acoustic wave delay line, it is used as a so-called feedback type oscillation circuit in which a surface acoustic wave delay line 3 is inserted in the return path, as shown in FIG.
この場合には、位相の周波数特性を利用して発振周波数
を可変とするために遅延時間を短くすれば、位相特性の
傾きが緩やかになり、周波数可変範囲を広くし得るが、
電極対数が少なくなるため水晶基板の場合には挿入損失
が大きくなり、発振回路のゲインを大きくとらなければ
ならない。従って、消費電力やコストが増大する。In this case, if the delay time is shortened to make the oscillation frequency variable using the frequency characteristics of the phase, the slope of the phase characteristics becomes gentler and the frequency variable range can be widened.
Since the number of electrode pairs decreases, insertion loss increases in the case of a crystal substrate, and the gain of the oscillation circuit must be increased. Therefore, power consumption and cost increase.
そこで、弾性表面波遅延線に代えて、第4図に示す2ポ
一ト型弾性表面波共振子を用いることが考えられている
。2ポ一ト弾性表面波共振子4では、圧電体基板5上に
所定距離を隔ててグレーティング型反射器6.7が形成
されている。この反射器6,7間に、2t11のインタ
ーデジタルトランスデユーサ8,9が配置されている。Therefore, it has been considered to use a two-point surface acoustic wave resonator shown in FIG. 4 in place of the surface acoustic wave delay line. In the two-point surface acoustic wave resonator 4, grating reflectors 6.7 are formed on the piezoelectric substrate 5 at a predetermined distance. Between the reflectors 6 and 7, 2t11 interdigital transducers 8 and 9 are arranged.
2ポ一ト弾性表面波共振子4では、インターデジタルト
ランスデユーサ8,9及び反射器6.7のピッチが圧電
体基板5上を伝搬する表面波の波長の1/2のピッチに
ほぼ等しくされており、反射器6,7間で発生する定在
波を効率良(検出するように各インターデジタルトラン
スデユーサ89が配置されている。そして、圧電体基板
5として水晶基板を用いた場合においても、挿入損失を
小さくすることができ、かつ周波数可変範囲を比較的広
くすることができる。In the two-point surface acoustic wave resonator 4, the pitch of the interdigital transducers 8, 9 and reflectors 6,7 is approximately equal to the pitch of 1/2 of the wavelength of the surface wave propagating on the piezoelectric substrate 5. , and each interdigital transducer 89 is arranged so as to efficiently detect the standing wave generated between the reflectors 6 and 7.And when a crystal substrate is used as the piezoelectric substrate 5, Also, the insertion loss can be reduced and the frequency variable range can be made relatively wide.
〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかしながら、
上記のような一般的な2ボ一ト弾性表面波共振子4では
、通過帯域において位相特性が直線的でないため、位相
雑音特性が劣化するという問題のあることがわかった。[Technical problem to be solved by the invention] However,
It has been found that the general two-bottom surface acoustic wave resonator 4 as described above has a problem in that the phase characteristics are not linear in the passband, and the phase noise characteristics deteriorate.
よって、本発明の目的は、2ボ一ト弾性表面波共振子に
おいて位相特性を通過帯域においてほぼ一定の傾きとす
ることができ、従って周波数可変により位相雑音特性の
劣化しない構造を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a structure in which the phase characteristics of a two-bottom surface acoustic wave resonator can be made to have a substantially constant slope in the pass band, and the phase noise characteristics do not deteriorate even when the frequency is varied. be.
本発明の弾性表面波装置では、所定距離を隔てて形成さ
れた一対の反射器と、この反射器間に形成されたインタ
ーデジタルトランスデユーサとを備える複数の弾性表面
波共振子が圧電体基板上に構成されている。In the surface acoustic wave device of the present invention, a plurality of surface acoustic wave resonators each including a pair of reflectors formed at a predetermined distance and an interdigital transducer formed between the reflectors are mounted on a piezoelectric substrate. configured above.
そして、複数の弾性表面波共振子は、インターデジタル
トランスデユーサの電極交差幅方向の高次導波モードと
基本導波モードとが2重モード化されるように、交差幅
方向に近接して並設されている。The plurality of surface acoustic wave resonators are arranged close to each other in the cross-width direction so that the higher-order waveguide mode and the fundamental waveguide mode in the cross-electrode width direction of the interdigital transducer are made into a double mode. They are installed in parallel.
上記構成により、交差幅方向の横モード高次導波モード
と基本導波モードとが弾性結合により2重モード化され
る。従って、電極交差幅や複数の弾性表面波共振子間の
距離を調節することにより、周波数に対してほぼ直線的
な位相特性を実現することができる。よって、例えば■
C○用弾性表面波装置として用いた場合、周波数変化に
対する位相雑音特性の変化が低減される。With the above configuration, the transverse mode higher-order waveguide mode in the cross width direction and the fundamental waveguide mode are made into a double mode by elastic coupling. Therefore, by adjusting the electrode crossing width and the distance between the plurality of surface acoustic wave resonators, it is possible to realize a phase characteristic that is substantially linear with respect to frequency. Therefore, for example ■
When used as a C○ surface acoustic wave device, changes in phase noise characteristics with respect to frequency changes are reduced.
〔実施例の説明]
第1図は本発明の一実施例を説明するための概略平面図
である。[Description of Embodiment] FIG. 1 is a schematic plan view for explaining an embodiment of the present invention.
本実施例の弾性表面波装置11では、圧電体基板12上
に、2&llの弾性表面波共振子13.14が形成され
ている。In the surface acoustic wave device 11 of this embodiment, 2&ll surface acoustic wave resonators 13 and 14 are formed on the piezoelectric substrate 12.
第1の弾性表面波共振子13は、所定距離を隔てて配置
された一対の反射器15.16間に相互に間挿し合う(
し歯電掻からなる1mのインターデジタルトランスデユ
ーサ17を配置した構成を有する。The first surface acoustic wave resonator 13 is inserted between a pair of reflectors 15 and 16 arranged at a predetermined distance (
It has a configuration in which a 1 m long interdigital transducer 17 made of toothed electric paddles is arranged.
同様に、第2の弾性表面波共振子14もまた、一対の反
射器19,20、反射器19.20間に形成されたtI
JIのインターデジタルトランスデユーサ21を有する
。Similarly, the second surface acoustic wave resonator 14 also has a tI formed between the pair of reflectors 19 and 20 and the reflectors 19 and 20.
It has a JI interdigital transducer 21.
本実施例の特徴は、第1及び第2の弾性表面波共振子1
3.14が各インターデジタルトランスデューサ17.
21の電極交差幅方向に近接して並設されていることに
ある。この第1.第2の弾性表面波共振子13.14間
の距離W2は、両弾性表面波共振子13.14の電極交
差幅方向の高次導波モードと基本導波モードとが2重モ
ード化されるように、すなわち両弾性表面波共振子13
゜14が横方向に弾性結合されるように選ばれている。The feature of this embodiment is that the first and second surface acoustic wave resonators 1
3.14 for each interdigital transducer 17.
21 electrodes are arranged adjacently in the cross width direction. This first. The distance W2 between the second surface acoustic wave resonators 13 and 14 is such that the higher-order waveguide mode and the fundamental waveguide mode in the electrode crossing width direction of both surface acoustic wave resonators 13 and 14 are made into a double mode. In other words, both surface acoustic wave resonators 13
14 are chosen so that they are laterally elastically connected.
本実施例の横結合2重モード化弾性表面波装置では、第
5図に示すように、個々の弾性表面波共振子13.14
におけるインターデジタルトランスデユーサ17.21
の電極交差幅W1及び共振子13.14間の距Mwtを
Iflffすることにより、第1図の右側に略図的に強
度分布を示す基本導波モードf1と高次導波モードf、
との結合状態を変化させることができ、それによって位
相特性を周波数に対してほぼ直線とすることができる。In the transversely coupled dual mode surface acoustic wave device of this embodiment, as shown in FIG.
Interdigital transducer in 17.21
By Iflff the electrode crossing width W1 and the distance Mwt between the resonators 13 and 14, the fundamental waveguide mode f1 and the higher-order waveguide mode f, whose intensity distributions are schematically shown on the right side of FIG.
It is possible to change the coupling state with the frequency, thereby making the phase characteristic almost linear with respect to frequency.
この位相特性の改良を、より具体的に説明する。This improvement in phase characteristics will be explained in more detail.
圧電体基板12として水晶基板を用い、中央に設けられ
るインターデジタルトランスデユーサ17゜21の対数
を250とし、両側の反射器15,16.19.20を
それぞれ250本のメタルストリップアレイで構成し、
電極交差幅が約5波長の弾性表面波共振子13.14を
形成した。この第1、第2の弾性表面波共振子を約1波
長隔てて配置しくすなわち、Wt ”1波長)、相互に
弾性結合させることにより、横結合2重モード弾性表面
波フィルタを構成した。A crystal substrate is used as the piezoelectric substrate 12, the logarithm of the interdigital transducer 17°21 provided in the center is set to 250, and the reflectors 15, 16, 19, and 20 on both sides are each constituted by an array of 250 metal strips. ,
Surface acoustic wave resonators 13 and 14 having an electrode crossing width of about 5 wavelengths were formed. The first and second surface acoustic wave resonators were arranged approximately one wavelength apart, that is, Wt "1 wavelength", and were elastically coupled to each other, thereby constructing a laterally coupled dual mode surface acoustic wave filter.
この弾性表面波装置の周波数特性は第6図に示すとおり
となった。第6図から明らかなように、位相特性がほぼ
直線的に変化し、かつ通過帯域幅において挿入損失が約
2dBと非常に小さいことがわかる。The frequency characteristics of this surface acoustic wave device were as shown in FIG. As is clear from FIG. 6, it can be seen that the phase characteristics change almost linearly and the insertion loss is very small at about 2 dB in the pass band width.
比較のために、第4図に示した一般的な2ポ一ト弾性表
面波装置の減衰量及び位相の周波数特性を第7図に示す
、ここでは、第4図の弾性表面波装置において圧電体基
板5を水晶基板で構成し、インターデジタルトランスデ
ユーサ8.9をそれぞれ50対のcos−’重み付けと
し、反射器6゜7をそれぞれ350本のメタルストリッ
プアレイで構成した674MHzの2ボ一ト弾性表面波
共振子が構成されている。第7図から明らかなように、
この2ボ一ト弾性表面波共振子では、A、 C点では
、位相特性がB点に比べてなだらかであり、これを■C
Oに用いたところ、その位相雑音特性は、A点では一9
9dBc/H2,B点では−120 d B c /
Hz及びC点では一102dBc/Hzであった。すな
わち、周波数に対する位相特性の急峻なり点では位相雑
音特性が良好であるが、逆に位相特性のゆるやかなA及
びC点では位相雑音特性が悪化していることがわかる。For comparison, FIG. 7 shows the attenuation and phase frequency characteristics of the general two-point surface acoustic wave device shown in FIG. The body substrate 5 is composed of a crystal substrate, the interdigital transducers 8.9 each have 50 pairs of cos-' weighting, and the reflectors 6.7 each consist of 350 metal strip arrays. A surface acoustic wave resonator is constructed. As is clear from Figure 7,
In this two-bottom surface acoustic wave resonator, the phase characteristics at points A and C are gentler than at point B, and this can be expressed as ■C
When used at point A, its phase noise characteristics are -9
9dBc/H2, -120dBc/H2 at point B
Hz and at point C, it was -102 dBc/Hz. That is, it can be seen that the phase noise characteristics are good at points where the phase characteristics with respect to frequency become steep, but conversely, the phase noise characteristics deteriorate at points A and C where the phase characteristics are gradual.
これに対して、上述した実施例の2重モード化された弾
性表面波装置を■COに用いたところ、周波数可変範囲
の全域に渡り位相雑音特性が−110d B c /
Hz以下となり、従って上記従来例に比べて約11dB
だけ改善させることがわかった。On the other hand, when the dual-mode surface acoustic wave device of the above-mentioned embodiment was used for CO, the phase noise characteristic was -110d B c / over the entire frequency variable range.
Hz or less, and therefore approximately 11 dB compared to the conventional example above.
I found that it only improved.
以上のように、本発明では、高次導波モードと基本導波
モードとが結合されて2重モード化されているので、−
船釣な2ボ一ト弾性表面波共振子に比べて位相雑音特性
を効果的に改善することが可能となる。また、従来の弾
性表面波遅延線に比べれば、はるかに低損失であり、発
振回路の電位を高める必要もなく、従って消費電力の増
大を招かない、のみならず、周波数可変範囲を拡げるこ
とができ、かつ無調整化も容易である。As described above, in the present invention, the higher-order waveguide mode and the fundamental waveguide mode are combined to form a double mode, so -
It is possible to effectively improve the phase noise characteristics compared to a two-bottom surface acoustic wave resonator used on a boat. Furthermore, compared to conventional surface acoustic wave delay lines, the loss is much lower, there is no need to increase the potential of the oscillation circuit, and therefore there is no increase in power consumption, and the frequency variable range can be expanded. It is also easy to make no adjustments.
第1図は本発明の一実施例を略図的に示す平面図、第2
図は1ボ一ト弾性表面波共振子を用いたコルピッツ型■
CO回路の例を示す図、第3図は表面波遅延線を用いた
基板型■COの回路図、第4図は2ポ一ト弾性表面波共
振子の概略平面図、第5図は本発明の一実施例における
基本導波モードと2次導波モードとの周波数差と結合さ
れる弾性表面波共振子の交差幅及び弾性共振子間の距離
との関係を示す図、第6図は本発明の一実施例における
減衰量及び位相−周波数特性を示す図、第7図は2ボ一
ト弾性表面波共振子の減衰量−周波数特性及び位相−周
波数特性を示す図である。
図において、11は弾性表面波装置、12は圧電体基板
、13は第1の弾性表面波共振子、14は第2の弾性表
面波共振子、15.16,19゜20は反射器、17.
21はインターデジタルトランスデユーサを示す。
第4図
第5図
電力9見+14W+屋ヅ灰仮)1’Jtの距麺Vb乙托
右A’もめ間色
第6図
n日 譚 数 (MHX)FIG. 1 is a plan view schematically showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure shows a Colpitts type using a one-bottom surface acoustic wave resonator■
Figure 3 is a circuit diagram of a substrate-type CO using a surface wave delay line, Figure 4 is a schematic plan view of a two-point surface acoustic wave resonator, and Figure 5 is a diagram showing an example of a CO circuit. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the frequency difference between the fundamental waveguide mode and the secondary waveguide mode, the crossing width of the combined surface acoustic wave resonators, and the distance between the elastic resonators in an embodiment of the invention. FIG. 7 is a diagram showing attenuation and phase-frequency characteristics of an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing attenuation-frequency characteristics and phase-frequency characteristics of a two-bottom surface acoustic wave resonator. In the figure, 11 is a surface acoustic wave device, 12 is a piezoelectric substrate, 13 is a first surface acoustic wave resonator, 14 is a second surface acoustic wave resonator, 15, 16, 19°, 20 is a reflector, 17 ..
21 indicates an interdigital transducer. Figure 4 Figure 5 Electric power 9 + 14W + Yazuhai provisional) 1'Jt's distance noodles Vb Ototsu right A' Momema color Figure 6 n days tan number (MHX)
Claims (1)
一対の反射器と、前記反射器間に形成されたインターデ
ジタルトランスデューサとを備える複数の弾性表面波共
振子が構成されており、前記インターデジタルトランス
デューサの電極交差幅方向の高次導波モードと基本波導
波モードとが結合されて2重モード化されるように、前
記複数の弾性表面波共振子が交差幅方向に近接して並設
されていることを特徴とする電圧制御発振回路用弾性表
面波装置。A plurality of surface acoustic wave resonators are configured on the piezoelectric substrate, and include a pair of reflectors formed at a predetermined distance apart, and an interdigital transducer formed between the reflectors. The plurality of surface acoustic wave resonators are arranged closely in parallel in the cross-width direction so that a higher-order waveguide mode and a fundamental waveguide mode in the cross-electrode width direction of the transducer are combined to form a double mode. A surface acoustic wave device for a voltage controlled oscillator circuit, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP163989A JPH02182012A (en) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP163989A JPH02182012A (en) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Surface acoustic wave device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02182012A true JPH02182012A (en) | 1990-07-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP163989A Pending JPH02182012A (en) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Surface acoustic wave device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02182012A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285018A (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Nec Corp | Surface acoustic wave multimode filter |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP163989A patent/JPH02182012A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285018A (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Nec Corp | Surface acoustic wave multimode filter |
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