JPH03150911A - 高調波結合振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロコンピュータ−、コードレステレフ
ォン等の分野、及び自動車無線、航空無線等の分野に利
用される高精度結合振動子、特にＧＴカット水晶振動子
に関するものである。

［発明の概要］ 本発明は、２つの振動モードの結合を利用して、高精度
な温度特性を実現する高調波結合振動子、特に、第３次
高調波で振動するＧＴカット水晶振動子において、第３
次高調波振動によって、各辺の３分割点に発生する振動
のノーダル点の近傍に支持部を一体形成する事によって
、長辺振動と短辺振動との結合を安定化し、結果として
、高精度温度特性を得るものである。

【従来の技術１ 長辺振動と短辺振動の結合を利用した振動子としてよ（
知られるＧＴカット水晶振動子は、その温度特性が非常
に良好な事でよく知られている。

ここで、温度特性とは、温度変化に対する周波数の変化
である。ちなみに、ＧＴカット水晶振動子においては、
その温度特性は、−３０℃から７０℃の温度範囲におい
て、周波数変化率が±２ｐｐｍ以内となる事が振動理論
から予想されている。

また、水晶振動子を用いた発振回路のモジュール化、及
び多機能化が進行している。最近、市場の要請において
、基準信号の高周波化が望まれている、ＧＴカット水晶
振動子においても各辺の寸法を短かくすることにより、
高周波化が望まれている。ところが、ＧＴカット水晶振
動子においては、その製造プロセスに起因する加工上の
制約から形状や寸法精度に限界があり、たんなる形状寸
法の縮小による高周波化は非常に困難である。そこで、
形状が一定の条件でオーバートーン振動のモードを用い
た高周波化、すなわち、高調波ＧＴカット水晶振動子が
最近、注目されている。

第２図は従来のＧＴカット水晶振動子の形状と第３次高
調波による振動モードを示す平面図である。図において
、１は振動部であり、２は支持部である。また破線で示
したのが振動モードの一方の変形を示すものである。こ
の振動モードにおいて、矢示Ｕｗの変位が、短辺振動変
位であり、長辺振動変位ＵＬである。この時短辺振動変
位Ｕｗに注目すれば、４つのノーダル点■と６つの変位
最大点■を持っている。この２つのノーダル点■は、振
動部長辺寸法Ｗをほぼ３等分する点である。同様に、長
辺振動変位ＵＬに関しても、４つのノーダル点■と６つ
の変位最大点■を持っている。さらに、これら２つのノ
ーダル点■は、振動部長辺寸法りをほぼ３等分する点と
なっている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記した従来の構造において支持部２は、長辺振動変位
ＵＬの最大点０部の近傍に形成されている為に、長辺振
動の弾性的な性質及び電気的な性質を、大きく阻害して
いる。その為に、長辺振動と短辺振動の結合は、非常に
不安定なものとなっており、ＧＴカット振動子本来の高
精度温度特性が実現しにくいという問題があった。

本発明は、以上の問題点を除去し、本来の高精度温度特
性を容易に実現しながら、かつ小型をも実現することを
目的として、第３次高調波によるＧＴカット水晶振動子
を提供するものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は上記ＧＴカット水晶振動子を得るために、振動
部と支持部が一体に形成され、長辺振動と短辺振動が結
合した振動モードであって、第３次高調波によって振動
する高調波結合振動子において、前記振動部の２つの長
辺および、または２つの短辺の各辺を、３分割した中央
寄りの２点の近傍に前記支持部を形成することにより目
的を達成するものである。

［作用］ 次に、本発明の作用効果について詳述すると第３図は、
長辺振動変位を例示した１つの辺部の平面図である０図
において、１は、振動部である。

振動部１は、長辺寸法がし、短辺寸法がＷである１図中
の破線が長辺振動変位ＵＬである。このしＬは、第２図
で説明した様に、２つのノーダル点■と３つの最大変位
点■を持っている。

第２図で説明した従来の振動子においては、第３図中の
Ａ部に支持部が一体形成されている。このＡ部は、最大
変位点■の近傍である。この場合、長辺振動は、支持部
形成による応力印加が原因で、著しく抑制されており、
前述した様に、不安定な結合状態を招いている。

それに対して、ノーダル点■の近傍すなわち８部に支持
部を形成する場合を考λる。ノーダル点■は、振動変位
ＵＬ、は、定常的にＯである。よってこの部分に応力が
印加されても振動に影響を与＾ない、すなわち、安定な
結合状態が維持され、第３次高調波においても本来の超
高精度温度特性が実現できるのである。

以上の様に、振動のノーダル点近傍の部分は、振動変位
が非常に小さい。よって、この部分に支持部が一体形成
されても、振動の弾性的及び電気的特性に影響を与＾る
事はない。その結果、長辺振動と短辺振動との結合は、
非常に安定なものとなり、高精度の温度特性が実現でき
た。

［実施例１ まず本発明に係わる結振動子の大きな特徴は、長辺振動
と短辺振動の弾性的かつ電気的な結合により、超高精度
温度特性が得られる点にある。この様な特性を得る為に
は、安定な両振動の結合を実現する必要がある。

第１図は、本発明に基ずいた一実施例の平面図である８
図において、１は振動部であり、その短辺寸法はＷであ
り、長辺寸法はＬである。また破線で示したのが、３次
高調波の振動の一方の最大変位である。振動変位ｔＪＬ
が、長辺振動変位であり、Ｕｗが短辺振動変位である。

７は、長辺方向に平行な４つの支持部であり、この支持
部７は、長辺振動部の端面な３分割した中央寄りの２点
よりなるノーダル点の近傍０部より一体形成されている
。この一体形成された支持部形状７のは、振動子の収容
器形状及びその他の条件によって任意に選択でき、例久
ば第１図に示す支持部２のような形状であってもよい、
なぜなら、ノーダル点近傍０部より支持部を一体形成し
た事により支持部形状が長辺振動に影響を与えないから
である。

以上の実施例は、長辺方向の端面に４本の支持部７を設
けたが、この理論は短辺方向の各辺の２点に設けても同
じ効果が得られるものである。さらに長辺と短辺の双方
の辺に支持部を設けることも必要に応じて任意である。

次に、第４図のグラフは５本発明の実施前の３次高調波
結合振動子の周波数温度特性を示すグラフである。同図
の縦軸は周波数変化率（ｐｐｍ）であり、横軸は）温度
であり、その温度特性は、大きなバラツキを持っている
、本来のＧＴカット水晶振動子の備＾るべき±２ｐｐｍ
という高精度な温度特性を実現する事は得られていない
、それに対し第５図のグラフは１本発明を実施した３次
高調波結合振動子の周波数温度特性を示すグラフであり
、縦横軸は、第４図と同じである。第５図において、温
度特性の持つバラツキは、非常に小さ（、約±３ｐｐｍ
以内になっており、ノータル点からの支持部形成によっ
て、結合の安定性が著しく増加している事がわかる。

［発明の効果〕 この様に本発明の実施によって、従来と同一の寸法であ
っても、その周波数は３倍の高いものであり、その温度
特性は±２ｐｐｍという高精度が実現できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の振動子の平面図である。 第２図は、従来の第３次高調波結合振動子の形状と振動
変位を示す平面図。 第３図は１本発明の要部とノーダル点及び最大変位点を
示す平面図。 第４図は、従来の形状における第３次高調波結合振動子
の周波数温度特性を示すグラフ。 第５図は、本発明による３次高調波結合振動子の周波数
温度特性を示すグラフ。 １　・ ２　・ ■・ ■・ ■・ ■・ ■・ ■・ ７　・ Ｌ 振動部 支持部 短辺振動によるノーダル点 短辺振動による最大変位点 長辺振動によるノーダル点 長辺振動による最大変位点 長辺振動の最大変位点 長辺振動のノーダル点 本発明の支持部 第３次高調波長辺振動変位 Ｌｌｗ　　・ Ｗ　・ 第３次高調波長辺振動変位 振動部の長辺寸法 振動部の短辺寸法 以

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　振動部と支持部が一体に形成され、長辺振動と短辺振
   動が結合した振動モードであって、第３次高調波によっ
   て振動する高調波結合振動子において、前記振動部の２
   つの長辺および、または２つの短辺の各辺を、３分割し
   た中央寄りの２点の近傍に前記支持部を形成したことを
   特徴とする高調波結合振動子。