JPH0476527B2 - - Google Patents

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JPH0476527B2
JPH0476527B2 JP60119055A JP11905585A JPH0476527B2 JP H0476527 B2 JPH0476527 B2 JP H0476527B2 JP 60119055 A JP60119055 A JP 60119055A JP 11905585 A JP11905585 A JP 11905585A JP H0476527 B2 JPH0476527 B2 JP H0476527B2
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JP
Japan
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overtone
vibration
vibration energy
frequency
oscillation
Prior art date
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JP60119055A
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JPS61277214A (ja
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Koichi Hirama
Juichi Shoji
Yoshiaki Tanaka
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Priority to KR1019860700886A priority patent/KR920005610B1/ko
Priority to EP86902487A priority patent/EP0220320B1/en
Priority to PCT/JP1986/000181 priority patent/WO1986006228A1/ja
Priority to EP95108355A priority patent/EP0680142A1/en
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Publication of JPH0476527B2 publication Critical patent/JPH0476527B2/ja
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は圧電共振子、殊に格別の発振回路を必
要とせずして所望のオーバートーン周波数にて発
振を可能とするオーバートーン発振用圧電共振子
の電極構造に関する。
(従来の技術) 近年、通信機をはじめとする各種電子機器に於
いては高周波化と超小型化の要求が一素厳しくな
つているがこれに応える為には従来から一般に行
なわれている水晶振動子の如き圧電共振子のオー
バートーン振動の利用の他弾性表面波(SAW)
共振子が広範囲に使用されるようになつてきた。
しかしながら前者は一般に希望するオーバート
ーン周波数に同調するLC同調回路を介して所望
の出力を抽出するか或は発振回路の一部にLC同
調回路を挿入して該回路の負抵抗が所望のオーバ
ートーン周波数領域に於いてのみ充分大きくなる
よう設計するものであつていずれもコイル要し発
振回路のIC化を進める上で極めて不都合である
という欠陥があつた。
一方、SAW共振子の発振周波数は周知の如く
圧電基体の材質とその表面に形成するインタデイ
ジタル・トランスジユーサ(IDT)電極のピツチ
によつて一義的に決定するので共振子自体の小型
化が可能であると共に上述した如き回路上の問題
もないが周波数−温度特性の点でATカツト水晶
振動子よりはるかに劣るという欠陥があつた。
上述の如き従来の圧電共振子の欠陥を除去する
為本願発明者は既に出願した特許願(特願昭60−
77065)に於いて圧電基体中央部の電極で所望の
オーバートーン次数以上の振動エネルギを閉じ込
める一方、基本波振動を含むより低次のオーバー
トーン振動の振動エネルギを漏洩せしめ、当該漏
洩した振動エネルギを圧電基板外周適所にて音響
的損失を介して熱に変換し消費せしめることによ
つて格別の発振回路を用いることなく前記所望の
オーバートーン振動にて発振せしめるオーバート
ーン発振用圧電共振子を提案している。
しかしながら、上述した共振子を使用する場
合、あらゆる発振回路に適応させる為には発振回
路側の負荷抵抗の絶対値が低周波側程大であるこ
とを考慮すると前記低次オーバートーン振動の振
動エネルギを充分に吸収させる必要があるから共
振子圧電基体外周部に単に振動エネルギ吸収部を
設けるのみでは満足すべき結果が得られない場合
があるという問題があつた。
(発明と目的) 本発明はオーバートーン発振用圧電共振子に於
ける上述した如き問題点を解決し本質的に発振回
路の特性に対する依存性のないオーバートーン発
振用圧電共振子を提供することを目的とする。
(発明の概要) 上述の目的を達成する為本発明に係る共振子に
於いては基本的に前記圧電基体外周近傍に設ける
エネルギ吸収部両面電極間に適当な値の抵抗、殊
に(2πfnCo)-1〔但しCoは該部の電極間容量、fn
は吸収すべきオーバートーン周波数に相当する抵
抗を接続するものである。
(発明の実施例) 以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて
詳細に説明する。
本発明の理解を容易にする為実施例を説明する
に先立つて本発明を適用すべきオーバートーン発
振用共振子につき第2図を用いて簡単に説明す
る。
第2図aに於いて厚さHの圧電基板1中央部両
面に直径2aなる電極2,2′を付着し該部の遮
断周波数をf1低下せしめその周辺の遮断周波数f2
なる部分との間にf2−f1なる遮断周波数差を設け
該電極2,2′付着部を振動エネルギ閉じ込め部、
非電極部3,3′を不要振動の振動エネルギ伝搬
部としその外周適所に遮断周波数f3(但しf1≒f3
f2)なる振動エネルギ吸収部4,4′を設ける。
ここでこの共振子を例えば5次オーバートーン
発振用振動子とする場合を考えるに、基本波(1
次)及び3次オーバートーン振動の振動エネルギ
閉じ込め率を小に、7次オーバートーンのそれを
大となる如くすれば振動エネルギの閉じ込められ
た5次以上のオーバートーン振動についての等価
抵抗はオーバートーン次数が高い程大きく、共振
子のQは小さい。一方、基本波及び3次オーバー
トーン振動のエネルギは圧電基板1の外周に向つ
て漏洩し前記エネルギ吸収部4を介して変換され
るのでこれらの振動についてのインピーダンスは
極めて高くなり結局5次オーバートーン発振用共
振子を得るものである。
而して上述の如き特性を得る為には同図bに示
す如く先ず5次オーバートーン振動の振動エネル
ギ閉じ込め率T5を例えば80%程度に設定する。
本図よりT5=80%に於ける閉じ込め係数na√
△/Hは概に0.53であるが、前記閉じ込め係数na
√△/H=na√(212/Hの内n、H、f2
びaは与件であるからf1をどの程度の値に選べば
よいかは簡単に算出し得る。f1が定まれば遮断周
波数差f2−f1は所謂プレートバツクに直接関係す
る量であつてこれを満足する電極付着量は既に周
知であるから前記第2図aに示す如き共振子は容
易に製造することができる。
尚、リチウムナイオベート、リチウムタンタレ
ート或は圧電セラミクスの如き高結合材料を圧電
基体として用いる場合にはわずかな電極付着量に
よつて極めて大なる周波数低下が発生するので前
記周波数低下量△を与件とし前記電極サイズaを
操作する方が好都合であろう。
又、前記振動エネルギ吸収部4,4′の遮断周
波数f3は一般にはf1と同一でよいが必要に応じて
増減し該部を介して振動エネルギの消費が極力大
きくなるようにすることが望ましい。
同図cは上述した如き構成を有する共振子に於
ける各種波動の振動エネルギの分布を定性的に示
したものである。
ところで前記振動エネルギ吸収部4を介して所
望のオーバートーン振動より低次のオーバートー
ン振動エネルギの熱への変換による消費が不足で
あつて当該周波数についてのインピーダンスが充
分上昇しない場合には第3図に示す如く発振回路
の負性抵抗特性との関係で所望のオーバートーン
発振が不可能となることがありうる。
このような問題を解決する為本発明に係るオー
バートーン発振用共振子は以下の如き構成をと
る。
即ち、第1図に示す如く前記振動エネルギ吸収
部に付着した両面電極4,4′の間に所要の抵抗
Rを接続するものである。
斯くすることによつて前記振動エネルギ吸収部
に伝搬した所望のオーバートーン次数より低次の
振動エネルギは該部に於ける圧電基板1を励振
し、その結果該部の電極4,4′に発生した電荷
は抵抗Rによつて電気的に熱エネルギに変換消費
されることになるから基本波振動を含むこれら低
次のオーバートーン振動についてのインピーダン
スを充分に上昇せしめることになる。
尚、前記抵抗Rの値は前記電極4,4′間容量
をCo、前記振動エネルギを熱に変換して消費せ
しめるべきオーバートーン振動の周波数をfnとし
た場合(2πfnCo)-1とほヾ等しくなるよう設定す
ればよく、これは交流回路に於いてインピーダン
スが整合した状態に相当するので不要な振動エネ
ルギを吸収する上で最も効率的であることが理解
されよう。
更に、例えば5次オーバートーン発振用共振子
の如く基本波(1次)及び3次オーバートーン振
動の複数の振動エネルギを消費せしめる必要があ
る場合には前記基本波周波数fn1と3次オーバー
トーン周波数fn3との中間的な周波数fmを用い前
記抵抗の値をR=(2πfmCo)-1に設定するか或は
第4図に示す如く前記振動エネルギ吸収部電極
4,4を分割し夫々抵抗値R1=(2πfn1Co)-1、R2
=(2πfn3Co)-1なる抵抗を接続してもよい。
さて、本発明に係るオーバートーン発振用共振
子の原理は上述した通りであるが、現実の共振子
は第5図に示す如く構成するのが生産性及び使用
上の面から好都合である。
第5図aは本発明に係るオーバートーン発振用
圧電共振動子の電極構造の一実施例を示す平面図
であつて、水晶基板1の中央部両面に振動エネル
ギ閉じ込め用電極2,2′を設けると共に該電極
2,2′をリード・パターン5,5′を介して前記
基板1外周適所に設ける振動エネルギ吸収部電極
4,4′に接続する。
而して前記電極4,4′に於いてはこれを図示
を省略した当該共振子を支持するベースから立設
した共振子保持部材6,6と導電性接着剤7,7
にて固定することにより電気的導通と機械的固定
を行うものである。
この際、前記導電性接着剤7,7によつて前記
電極の表裏4及び4′が短絡しないよう注意する
必要がある。
この際前記電極4,4′の一部であつて前記基
板1の端面に所要の抵抗値を有する接着剤8,8
を塗着することによつて不要振動のエネルギ吸収
を増大せしめるようにする。
前記接着剤8としては例えばエポキシ樹脂中に
分散する炭素粒子の量をコントロールしたものを
用いればよい。
尚、第5図bは同図aのA−A断面を示すもの
である。
更に、前述した如く振動エネルギを吸収すべき
波動が複数の場合には第6図に示す如く基板1外
周の振動エネルギ吸収部電極4,4を分割し、分
割電極9,9及び10,10を夫々基板1端部に
於いて前述の抵抗接着剤8,8,……によつて表
裏接続すればよい。この際夫々の接着剤の抵抗値
は振動エネルギを吸収すべき波動の周波数に相応
したものとすべきことはいうまでもない。
又、本発明は前記主振動閉じ込め部電極2を分
割した2ポート共振子に適用してもよく斯くする
ことによつて所望のオーバートーン周波数の発振
を一層容易にすることも可能である。
以上、本発明をオーバートーン発振用の振動子
としてのみ説明したが本発明はこれに限定される
ものではなくモノリジツク圧電フイルタ用素子と
して利用可能である。
即ち、周知の如く単一圧電基板上に所定の間隙
を介した分割電極を設けることによつて同一周波
数の振動を音響的に結合せしめその結果生ずる共
振と反共振とを利用して通過帯域を得るフイルタ
が広く用いられているが、前記主振動閉じ込め領
域に付着する電極を所望の間隙を有する分割電極
とすれば前記間隙に対応した通過帯域を呈するフ
イルタとなることは自明であろう。
尚、実施例として電極を圧電基板に付着せしめ
た最も一般的な共振子についてのみ説明したが本
発明はこれに限定されるものではなく共振子のQ
を向上する為圧電基板表面にエア・ギヤツプを介
して電極を配置した形式の共振子にも適用しうる
ことは云うまでもない。
(発明の効果) 本発明は以上説明した如く構成するものである
から本願発明者が既に提案したオーバートーン発
振用圧電共振子に極めてわずかな工程を付加する
のみで発振を所望するオーバートーン次数の周波
数についてのインピーダンスと上記次数以下のオ
ーバートーン周波数についてのそれとの差を充分
に確保することが可能となるので当該共振子の発
振回路の特性に対する依存性を一層減少せしめる
上で著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るオーバートーン発振用圧
電共振子の電極構造の基本原理を示す断面図、第
2図a乃至cは夫々本発明を適用すべきオーバー
トーン発振用圧電共振子の構造を示す断面図、発
振を所望するオーバートーン次数とその他のオー
バートーン次数との振動エネルギ閉込め率との関
係を示す図及び5次オーバートーン発振用共振子
の各次オーバートーン振動の振動エネルギ分布を
示す断面図、第3図は各次オーバートーン周波数
についての共振子インピーダンスと発振回路の特
性との関係を示す図、第4図は本発明に於いて振
動エネルギを吸収すべきオーバートーン振動が複
数ある場合についての基本原理を示す平面図、第
5図a及びbは夫々本発明の一実施例を示す平面
図及びA−A断面図、第6図は本発明の他の実施
例を示す平面図である。 1……圧電基板、2……振動エネルギ閉込め部
(電極)、3……振動エネルギ伝搬部、4……振動
エネルギ吸収部(電極)、R,R1及びR2……抵
抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧電基板に遮断周波数f1なる振動エネルギ閉
    じ込め部を設けその周辺に遮断周波数f2(但しf1
    <f2)なる振動エネルギ伝搬部を、更にその外周
    適所に遮断周波数f3(但しf1≒f3<f2)なる振動エ
    ネルギ吸収部を配置し前記振動エネルギ閉じ込め
    部とその周辺近傍に所望のオーバートーン振動の
    次数以上の次数のオーバートーン振動のエネルギ
    を閉じ込めると共に基本波振動を含む前記所望の
    オーバートーン振動より低次のオーバートーン振
    動の振動エネルギを前記振動エネルギ伝搬部に大
    量に漏洩せしめ、当該漏洩した振動エネルギを前
    記振動エネルギ吸収部を介して消費せしめる如く
    前記遮断周波数f1とf2との差及び前記振動エネル
    ギ閉じ込め部と前記振動エネルギ吸収部との間〓
    を設定することによつて少なくとも前記所望のオ
    ーバートーン振動による発振を前記所望のオーバ
    ートーン振動より低次のオーバートーン振動によ
    るそれよりも容易ならしめたオーバートーン発振
    用圧電共振子に於いて、前記圧電基板の振動エネ
    ルギ吸収部両面に付着した電極間に(2πfCo)-1
    [但しfは振動エネルギを吸収すべき基本波振動
    周波数、C0は前記電極間容量]或は(2πfnC0-1
    [但しfnは振動エネルギを吸収すべき基本波振動
    及び更に高次のオーバートーン振動の周波数間の
    適当な値の周波数]にほぼ相当する抵抗を接続す
    ることによつて前記漏洩した振動エネルギの消費
    を大ならしめたことを特徴とするオーバートーン
    発振用圧電共振子の電極構造。 2 前記振動エネルギ吸収部両面に付着する電極
    を複数個に分割し、これら両面電極間に接続する
    抵抗の値を夫々(2πfo1C0-1、、(2πfo3C0-1、…
    …[但しfo1、fo3、……は夫々基本波周波数、3
    次オーバートーン周波数、……]にほぼ一致せし
    めたことを特徴とする特許請求の範囲第1記載の
    オーバートーン発振用圧電共振子の電極構造。 3 前記振動エネルギ閉じ込め部に付着する電極
    を分割して2ポート共振子としたことを特徴とす
    る特許請求の範囲1又は2記載のオーバートーン
    発振用圧電共振子の電極構造。
JP60119055A 1985-04-11 1985-05-31 オ−バ−ト−ン発振用圧電共振子の電極構造 Granted JPS61277214A (ja)

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JP60119055A JPS61277214A (ja) 1985-05-31 1985-05-31 オ−バ−ト−ン発振用圧電共振子の電極構造
DE3650562T DE3650562T2 (de) 1985-04-11 1986-04-11 Piezoelektrischer resonator zur erzeugung von oberschwingungen
KR1019860700886A KR920005610B1 (ko) 1985-04-11 1986-04-11 오버톤 발진용 압전 공진자
EP86902487A EP0220320B1 (en) 1985-04-11 1986-04-11 Piezo-electric resonator for generating overtones
PCT/JP1986/000181 WO1986006228A1 (fr) 1985-04-11 1986-04-11 Resonateur piezo-electrique de production de surtonalites
EP95108355A EP0680142A1 (en) 1985-04-11 1986-04-11 Piezoelectric resonators for overtone oscillations
US07/191,628 US4870313A (en) 1985-04-11 1988-05-09 Piezoelectric resonators for overtone oscillations

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JPS61277214A JPS61277214A (ja) 1986-12-08
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JPS61277214A (ja) 1986-12-08

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