JPH0637583A - ２ポートｓａｗ共振子 - Google Patents
２ポートｓａｗ共振子Info
- Publication number
- JPH0637583A JPH0637583A JP18943992A JP18943992A JPH0637583A JP H0637583 A JPH0637583 A JP H0637583A JP 18943992 A JP18943992 A JP 18943992A JP 18943992 A JP18943992 A JP 18943992A JP H0637583 A JPH0637583 A JP H0637583A
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- JP
- Japan
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- comb
- saw resonator
- port
- teeth
- port saw
- Prior art date
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- Pending
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 周波数変化の幅を大きくとれるＳＡＷ共振子
を構成し、これを使って電圧制御発振回路を実現する。 【構成】 弾性表面波を励振する第１のくし歯電極の両
側に弾性表面波を反射器の機能を兼ねて第２と第３のく
し歯電極を形成して２ポートＳＡＷ共振子を構成するこ
とにより周波数可変範囲の広い電圧制御発振回路が実現
出来る。
を構成し、これを使って電圧制御発振回路を実現する。 【構成】 弾性表面波を励振する第１のくし歯電極の両
側に弾性表面波を反射器の機能を兼ねて第２と第３のく
し歯電極を形成して２ポートＳＡＷ共振子を構成するこ
とにより周波数可変範囲の広い電圧制御発振回路が実現
出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波を用いた２ポ
ートＳＡＷ共振子の電極構造に関する。
ートＳＡＷ共振子の電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の２ポートＳＡＷ共振子の電極構造
としては、例えば、米国特許３８８６５０４号公報、又
は特開昭６１−２８１６１２号公報等に記載されてい
る。これらはいずれも弾性表面波を励振して検出する２
つのくし歯電極とその両側に配置したグレーティング反
射器からなる。
としては、例えば、米国特許３８８６５０４号公報、又
は特開昭６１−２８１６１２号公報等に記載されてい
る。これらはいずれも弾性表面波を励振して検出する２
つのくし歯電極とその両側に配置したグレーティング反
射器からなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、電圧制御水晶発振器に用いて充分な周波数の可
変範囲を得る目的には不充分であるという問題点があっ
た。そこで本発明はこのような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、従来より数倍広い周波数
可変幅をもつ２ポートＳＡＷ共振子を水晶基板を用いて
作成しＶＨＦ、ＵＨＦ帯に直接使用できる電圧制御水晶
発振器を市場に提供することにある。
術では、電圧制御水晶発振器に用いて充分な周波数の可
変範囲を得る目的には不充分であるという問題点があっ
た。そこで本発明はこのような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、従来より数倍広い周波数
可変幅をもつ２ポートＳＡＷ共振子を水晶基板を用いて
作成しＶＨＦ、ＵＨＦ帯に直接使用できる電圧制御水晶
発振器を市場に提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の２ポートＳＡＷ
共振子は、（１）圧電体平板上に弾性表面波を励振する
第１のくし歯電極と、弾性表面波の伝播方向に前記第１
のくし歯電極に平行かつ両側に第２と第３のくし歯電極
を反射器として配置したこと、（２）（１）項記載の第
１のくし歯電極を入力ポートとし、第２と第３のくし歯
電極を相互に接続して出力ポートとしたこと、（３）
（１）項記載の圧電体平板の材質が水晶でありカット角
がＳＴカットであること、（４）（１）項記載の圧電体
平板の材質が水晶でありカット角がＬＳＴカットである
こと、（５）（２）項記載の２ポートＳＡＷ共振子の入
力ポート側を発振回路の増幅器入力側に、出力ポート側
に少なくとも可変容量ダイオードを接続して電圧制御発
振器を構成したことを特徴とする。
共振子は、（１）圧電体平板上に弾性表面波を励振する
第１のくし歯電極と、弾性表面波の伝播方向に前記第１
のくし歯電極に平行かつ両側に第２と第３のくし歯電極
を反射器として配置したこと、（２）（１）項記載の第
１のくし歯電極を入力ポートとし、第２と第３のくし歯
電極を相互に接続して出力ポートとしたこと、（３）
（１）項記載の圧電体平板の材質が水晶でありカット角
がＳＴカットであること、（４）（１）項記載の圧電体
平板の材質が水晶でありカット角がＬＳＴカットである
こと、（５）（２）項記載の２ポートＳＡＷ共振子の入
力ポート側を発振回路の増幅器入力側に、出力ポート側
に少なくとも可変容量ダイオードを接続して電圧制御発
振器を構成したことを特徴とする。
【０００５】
【作用】検出側のくし歯電極の電極間に負荷インピーダ
ンスを接続して反射器を構成することにより、弾性表面
波の反射波の位相が前記負荷インピーダンスの大きさを
変えることにより可変できる結果、２ポートＳＡＷ共振
子の共振周波数を大幅に変化させることができる。
ンスを接続して反射器を構成することにより、弾性表面
波の反射波の位相が前記負荷インピーダンスの大きさを
変えることにより可変できる結果、２ポートＳＡＷ共振
子の共振周波数を大幅に変化させることができる。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例を順を追って説明す
る。
る。
【０００７】まず最初に、図１は本発明の２ポートＳＡ
Ｗ共振子が有する電極構造の実施例を示す平面図であ
る。図１中の各部位の名称は次のようである。１００は
圧電体平板で水晶、ＬｉＴａＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 等の圧
電材料からなる。１０１は入力信号電源、１０２は出力
側に接続された負荷インピーダンス、１０３と１０４は
第１のくし歯電極であって１０１の交流電圧を印加する
ことによって、くし歯電極に直交して双方向に伝播する
弾性表面波を励振する。１０５と１０６は第２のくし歯
電極であって負荷インピーダンス１０２に接続する。１
０７と１０８は第３のくし歯電極であってこれも前記負
荷インピーダンスに接続する。前記第１と等２のくし歯
電極は、前述の第１のくし歯電極で発生した弾性表面波
を反射して共振現象を実現するための反射器の役目をは
たす。
Ｗ共振子が有する電極構造の実施例を示す平面図であ
る。図１中の各部位の名称は次のようである。１００は
圧電体平板で水晶、ＬｉＴａＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 等の圧
電材料からなる。１０１は入力信号電源、１０２は出力
側に接続された負荷インピーダンス、１０３と１０４は
第１のくし歯電極であって１０１の交流電圧を印加する
ことによって、くし歯電極に直交して双方向に伝播する
弾性表面波を励振する。１０５と１０６は第２のくし歯
電極であって負荷インピーダンス１０２に接続する。１
０７と１０８は第３のくし歯電極であってこれも前記負
荷インピーダンスに接続する。前記第１と等２のくし歯
電極は、前述の第１のくし歯電極で発生した弾性表面波
を反射して共振現象を実現するための反射器の役目をは
たす。
【０００８】構成の詳細をさらに詳しく説明すると、前
述の第１から第３までのくし歯電極は、鏡面研磨処理を
ほどこされた圧電体平板１００の面上にＡｌ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｎ等の金属導体を蒸着、スパッタ等の成膜手段に
より形成した後、フォトリソグラフィー等の手段を用い
て微細パターンを形成してなる。本発明の２ポートＳＡ
Ｗ共振子にあっては、電極の寸法と配置を次の様に構成
する。まず第２と第３のくし歯電極の導体配列周期ＰR
は発生する弾性表面波の波長λのほぼ１／２とする。さ
らに導体幅ｌと導体間隔ｓの比ｌ／ｓをほぼ１とするの
がよい。
述の第１から第３までのくし歯電極は、鏡面研磨処理を
ほどこされた圧電体平板１００の面上にＡｌ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｎ等の金属導体を蒸着、スパッタ等の成膜手段に
より形成した後、フォトリソグラフィー等の手段を用い
て微細パターンを形成してなる。本発明の２ポートＳＡ
Ｗ共振子にあっては、電極の寸法と配置を次の様に構成
する。まず第２と第３のくし歯電極の導体配列周期ＰR
は発生する弾性表面波の波長λのほぼ１／２とする。さ
らに導体幅ｌと導体間隔ｓの比ｌ／ｓをほぼ１とするの
がよい。
【０００９】一方第１のくし歯電極の導体配列周期ＰT
は、等１のくし歯電極が有する放射コンダクタンス特性
の最大値を与える周波数が、前述の第２と第３のくし歯
電極が作る反射特性の最大値を与える周波数にほぼ一致
するように設定する。さらに第１のくし歯電極の導体幅
をｌとし導体間隔をｓとしたときに、第１と第２のくし
歯電極間及び第１と第３のくし歯電極間隔をｓに設定す
る。又、ｌ／ｓ比は１以下でもよいがｌ／ｓ≧１の方が
２ポートＳＡＷ共振子の等価直列抵抗を低減でき優利で
ある。
は、等１のくし歯電極が有する放射コンダクタンス特性
の最大値を与える周波数が、前述の第２と第３のくし歯
電極が作る反射特性の最大値を与える周波数にほぼ一致
するように設定する。さらに第１のくし歯電極の導体幅
をｌとし導体間隔をｓとしたときに、第１と第２のくし
歯電極間及び第１と第３のくし歯電極間隔をｓに設定す
る。又、ｌ／ｓ比は１以下でもよいがｌ／ｓ≧１の方が
２ポートＳＡＷ共振子の等価直列抵抗を低減でき優利で
ある。
【００１０】又、第１と第２及び第１と第３のくし歯電
極の対数比は第１をＭ対第２と第３のくし歯電極をＮ対
とするとＭ／Ｎ＝０．２〜１に設定するのが良い。電極
膜厚は圧電体平板１００の材質とカット角方位により異
なるが、水晶のＳＴカット及びＬＳＴカットであって、
電極金属がＡｌ主体であれば、電極膜厚Ｈと弾性表面波
の波長λの比Ｈ／λ＝０．０１〜０．０３程度に設定す
るのがよい。この時、ＳＴカットの切断角度とＬＳＴカ
ットの切断方位は、周波数温度特性の１次温度係数を常
温付近で零とするために、ＳＴカットに於いては、水晶
の光軸を反時計方向に３０゜〜３５゜＋Ｘ軸回りに回転
したＹ板とし、ＬＳＴカットに於いては、水晶の機械軸
を反時計方向に９〜１５゜＋Ｘ軸回りに回転したＺ板と
する。以上の構成で得られた本発明の２ポートＳＡＷ共
振子は、第１のくし歯電極を入力端子（図１の１と
１’）とし第２と第３のくし歯電極を出力端子（図１の
２と２’）とした端子配置が一列としてとれる。
極の対数比は第１をＭ対第２と第３のくし歯電極をＮ対
とするとＭ／Ｎ＝０．２〜１に設定するのが良い。電極
膜厚は圧電体平板１００の材質とカット角方位により異
なるが、水晶のＳＴカット及びＬＳＴカットであって、
電極金属がＡｌ主体であれば、電極膜厚Ｈと弾性表面波
の波長λの比Ｈ／λ＝０．０１〜０．０３程度に設定す
るのがよい。この時、ＳＴカットの切断角度とＬＳＴカ
ットの切断方位は、周波数温度特性の１次温度係数を常
温付近で零とするために、ＳＴカットに於いては、水晶
の光軸を反時計方向に３０゜〜３５゜＋Ｘ軸回りに回転
したＹ板とし、ＬＳＴカットに於いては、水晶の機械軸
を反時計方向に９〜１５゜＋Ｘ軸回りに回転したＺ板と
する。以上の構成で得られた本発明の２ポートＳＡＷ共
振子は、第１のくし歯電極を入力端子（図１の１と
１’）とし第２と第３のくし歯電極を出力端子（図１の
２と２’）とした端子配置が一列としてとれる。
【００１１】次に図２は、本発明の２ポートＳＡＷ共振
子の等価回路を示す回路図である。図中の各部位の名称
は、２０１が入力信号電源、２０２は前述の第１のくし
歯電極の作る並列容量、２０３と２０４、２０５は２ポ
ートＳＡＷ共振子の共振状態に於ける等価定数であっ
て、２０３は等価直列インダクタンス、２０４は等価直
列容量、２０４のＲは等価直列抵抗である。さらに２０
６のＣO は前述の第２と第３のくし歯電極が作る並列容
量である。２０７のＣL は前述の負荷インピーダンスと
して容量値を接続した状態を示す。又図中の１と１’は
入力端子側を２と２’は出力端子側を示す。２０１の入
力信号電源よりみた２ポートＳＡＷ共振子は共振子アー
ムに直列に負荷容量ＣL の接続された１ポートの水晶振
動子と同様な特性を示す。この様子を図３に示した。
子の等価回路を示す回路図である。図中の各部位の名称
は、２０１が入力信号電源、２０２は前述の第１のくし
歯電極の作る並列容量、２０３と２０４、２０５は２ポ
ートＳＡＷ共振子の共振状態に於ける等価定数であっ
て、２０３は等価直列インダクタンス、２０４は等価直
列容量、２０４のＲは等価直列抵抗である。さらに２０
６のＣO は前述の第２と第３のくし歯電極が作る並列容
量である。２０７のＣL は前述の負荷インピーダンスと
して容量値を接続した状態を示す。又図中の１と１’は
入力端子側を２と２’は出力端子側を示す。２０１の入
力信号電源よりみた２ポートＳＡＷ共振子は共振子アー
ムに直列に負荷容量ＣL の接続された１ポートの水晶振
動子と同様な特性を示す。この様子を図３に示した。
【００１２】同図中横軸は前記負荷容量ＣL 値であり、
縦軸は２ポート共振子の入力端子側よりみた共振周波数
の相対値であって、図中の曲線３０１が従来の１ポート
ＳＡＷ共振子が示すΔｆ／ｆ対ＣL 特性曲線である。又
曲線３０２は本発明の一実施例である図１の２ポートＳ
ＡＷ共振子が示す同特性である。両者の変化量の大差は
次の理由によって説明できる。第１にくし歯電極全てが
弾性表面波が発生する電荷を検出しているために図２の
等価直列容量値Ｃを大きくとることができる。
縦軸は２ポート共振子の入力端子側よりみた共振周波数
の相対値であって、図中の曲線３０１が従来の１ポート
ＳＡＷ共振子が示すΔｆ／ｆ対ＣL 特性曲線である。又
曲線３０２は本発明の一実施例である図１の２ポートＳ
ＡＷ共振子が示す同特性である。両者の変化量の大差は
次の理由によって説明できる。第１にくし歯電極全てが
弾性表面波が発生する電荷を検出しているために図２の
等価直列容量値Ｃを大きくとることができる。
【００１３】第２に第２と第３のくし歯電極にリアクタ
ンス負荷を接続した反射器を構成しているため負荷ＣL
の大きさにより反射特性が変化して共振周波数を変化さ
せるためである。それでは最後に本発明の２ポートＳＡ
Ｗ共振子を用いてできる電圧制御発振器（以下簡単にＶ
ＣＸＯと呼ぶ）につき説明する。図３は本発明の２ポー
トＳＡＷ共振子をＶＣＸＯとした一実施例の回路図であ
る。図中の各部位の名称は、４００はＶＣＸＯへの制御
信号電圧源であり直流電圧Ｖｃを発生する。
ンス負荷を接続した反射器を構成しているため負荷ＣL
の大きさにより反射特性が変化して共振周波数を変化さ
せるためである。それでは最後に本発明の２ポートＳＡ
Ｗ共振子を用いてできる電圧制御発振器（以下簡単にＶ
ＣＸＯと呼ぶ）につき説明する。図３は本発明の２ポー
トＳＡＷ共振子をＶＣＸＯとした一実施例の回路図であ
る。図中の各部位の名称は、４００はＶＣＸＯへの制御
信号電圧源であり直流電圧Ｖｃを発生する。
【００１４】４０１は制御電圧のＶＣＸＯへの入力端
子、４０２は抵抗、４０３は可変容量素子、４０４と４
０８、４０９はコンデンサ、４０６と４０７はトランジ
スタ４１０の直流動作点設定するための抵抗、４１０は
トランジスタ、４１１は直流電源、４１２はＶＣＸＯの
出力信号端子、４１３はトランジスタ４１０のコレクタ
電流を設定する抵抗である。最後に４０５は本発明の２
ポートＳＡＷ共振子であって、端子１と１’がトランジ
スタ回路側に２と２’が可変容量素子側に接続されてい
る。
子、４０２は抵抗、４０３は可変容量素子、４０４と４
０８、４０９はコンデンサ、４０６と４０７はトランジ
スタ４１０の直流動作点設定するための抵抗、４１０は
トランジスタ、４１１は直流電源、４１２はＶＣＸＯの
出力信号端子、４１３はトランジスタ４１０のコレクタ
電流を設定する抵抗である。最後に４０５は本発明の２
ポートＳＡＷ共振子であって、端子１と１’がトランジ
スタ回路側に２と２’が可変容量素子側に接続されてい
る。
【００１５】４０５の１と１’端子側のトランジスタ４
１０を含回路全体でコルピッツタイプ発振回路の増幅回
路を構成している。図３の発振回路が何故ＶＣＸＯとな
るかは以下の通り説明できる。制御電圧Ｖｃの大小によ
り可変容量素子４０３の等価容量値が増減する。結果と
して４０４コンデンサと前述の４０３の作るコンデンサ
の直列接続容量値即ち２ポートＳＡＷ共振子の負荷容量
ＣL が変化する結果、図２で説明した通り４０５の２ポ
ートＳＡＷ共振子の共振周波数が変化して発振回路の発
振周波数が可変できることになりＶＣＸＯとなる。特に
水晶ＳＴカット及びＬＳＴカットを用いた本発明の２ポ
ートＳＡＷ共振子を使ってできるＶＣＸＯが温度変化に
対する周波数の変動さらにはＱ値が高く安定である点に
於いて優れている。
１０を含回路全体でコルピッツタイプ発振回路の増幅回
路を構成している。図３の発振回路が何故ＶＣＸＯとな
るかは以下の通り説明できる。制御電圧Ｖｃの大小によ
り可変容量素子４０３の等価容量値が増減する。結果と
して４０４コンデンサと前述の４０３の作るコンデンサ
の直列接続容量値即ち２ポートＳＡＷ共振子の負荷容量
ＣL が変化する結果、図２で説明した通り４０５の２ポ
ートＳＡＷ共振子の共振周波数が変化して発振回路の発
振周波数が可変できることになりＶＣＸＯとなる。特に
水晶ＳＴカット及びＬＳＴカットを用いた本発明の２ポ
ートＳＡＷ共振子を使ってできるＶＣＸＯが温度変化に
対する周波数の変動さらにはＱ値が高く安定である点に
於いて優れている。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、弾性表面波を励振する
第１のくし歯電極の両側に配置した第２と第３のくし歯
電極を弾性表面波の反射器の機能を兼ねて２ポートＳＡ
Ｗ共振子を構成したことにより負荷インピーダンスの変
化により従来に比較して大幅に前記２ポートＳＡＷ共振
子の共振周波数を変化させることができ、水晶のＳＴカ
ット及びＬＳＴカット等の周波数安定度の高い２ポート
ＳＡＷ共振子を構成することができるため、安定度に優
れた電圧制御発振器を市場に提供できる。
第１のくし歯電極の両側に配置した第２と第３のくし歯
電極を弾性表面波の反射器の機能を兼ねて２ポートＳＡ
Ｗ共振子を構成したことにより負荷インピーダンスの変
化により従来に比較して大幅に前記２ポートＳＡＷ共振
子の共振周波数を変化させることができ、水晶のＳＴカ
ット及びＬＳＴカット等の周波数安定度の高い２ポート
ＳＡＷ共振子を構成することができるため、安定度に優
れた電圧制御発振器を市場に提供できる。
【図１】 本発明の２ポートＳＡＷ共振子の実施例を示
す平面図。
す平面図。
【図２】 本発明の２ポートＳＡＷ共振子の一実施例に
於ける等価回路を示す回路図。
於ける等価回路を示す回路図。
【図３】 負荷容量に対する共振周波数の相対値の変化
を示す特性図。
を示す特性図。
【図４】 本発明の２ポートＳＡＷ共振子から構成した
電圧制御発振器の回路構成を示す回路図。
電圧制御発振器の回路構成を示す回路図。
１００・・・圧電体平板 １０３、１０４・・・第１のくし歯電極 １０５、１０６・・・第２のくし歯電極 １０７、１０８・・・第３のくし歯電極 １０１・・・入力信号電源 １０２・・・負荷インピーダンス
Claims (5)
- 【請求項１】 圧電体平板上に弾性表面波を励振する第
１のくし歯電極と、弾性表面波の伝播方向に前記第１の
くし歯電極に平行、かつ両側に第２と第３のくし歯電極
を反射器として配置したことを特徴とする２ポートＳＡ
Ｗ共振子。 - 【請求項２】 第１のくし歯電極を入力ポートとし、第
２と第３のくし歯電極を相互に接続して出力ポートとし
たことを特徴とする請求項１記載の２ポートＳＡＷ共振
子。 - 【請求項３】 圧電体平板の材質が水晶であり、カット
角がＳＴカットであることを特徴とする請求項１記載の
２ポートＳＡＷ共振子。 - 【請求項４】 圧電体平板の材質が水晶であり、カット
角がＬＳＴカットであることを特徴とする請求項１記載
の２ポートＳＡＷ共振子。 - 【請求項５】 入力ポート側を発振回路の増幅器入力側
に、出力ポート側に少なくとも可変容量ダイオードを接
続して電圧制御発振器を構成したことを特徴とする請求
項２記載の２ポートＳＡＷ共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18943992A JPH0637583A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | ２ポートｓａｗ共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18943992A JPH0637583A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | ２ポートｓａｗ共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637583A true JPH0637583A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16241271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18943992A Pending JPH0637583A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | ２ポートｓａｗ共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6160339A (en) * | 1997-07-17 | 2000-12-12 | Seiko Epson Corporation | Two-port saw resonator |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP18943992A patent/JPH0637583A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6160339A (en) * | 1997-07-17 | 2000-12-12 | Seiko Epson Corporation | Two-port saw resonator |
| WO2004102797A1 (ja) * | 1997-07-17 | 2004-11-25 | Michiaki Takagi | ２ポートsaw共振子 |
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