JPS58687B2 - デンキキカイテキキヨウシンソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はピエゾ電気結晶板を使用する電気機械的装置に
関し、前記ピエゾ電機結晶板はその主要平行面上に１つ
またはそれ以上の共振器要素を構成するための電極を具
えている。

キャパシタを形成しかつ適当に切断されたピエゾ電気材
料の弾性板の両側に配置された２つの電極は板の厚さを
横切って振動モードを励起する。

このモードは少くとも１つの固有共振周波数を有し、そ
の値は板の主要面間に発生する定在波の存在に関連する
。

一定の共振周波数に対し、板の厚さは板が作られている
ピエゾ電気媒体内の振動波の伝搬速度の値と共に増大す
る。

電気−機械結合係数は共振要素内に貯えられた機械的エ
ネルギと励起目的でその電極に加えられる電気エネルギ
との比の平方根であると定義される。

この係数はウェファが切断されるピエゾ電気材料によっ
て定まる。

帯域フィルタを形成するため、ウェファ上に結合された
共振要素を形成する少くとも２対の電極を組立てる。

送信された周波数を充分広くするため（△ｆ／ｆ≧０．
５％）には高い電気−機械結合係数を用いることが必要
であり、これは実際上ピエゾ電気結晶、例えばニオブ酸
リチウムを選択することを意味する。

フィルタの中心周波数が比較的高い場合にはカット板の
厚さが出来るだけ大きいようなカットを選ぶことが好適
である。

換言すれば、製造の場合には板はあまり脆弱に作られな
いよう注意を要し、また厚さに関する裕度が絶対値にお
いてあまり厳しくないようにすることが必要であり、こ
れによって原価が実質的に増大しないようにする。

これらの要求はテレビジョン信号の一部を形成する中間
周波数可聴搬送波の送信用として設計された電気機械的
フィルタの場合には非常に重要である。

換言すれば、可聴チャンネル用に選んだ中間周波数は４
０メガヘルツ程度のものであり、また同調器における局
部発振器に生ずる不可避的な周波数のドリフトおよび角
度変調が用いられる場合送信すべき周波数スペクトルを
考慮して少くとも４００キロヘルツのバンド幅を与える
ことが必要である。

これらの要求を満たすため、本発明は、切断された板の
主要面に関する法線に相当する方向における振動波の出
来るだけ高い伝搬速度によって特に良好な電気機械的結
合係数を生ずるカットを有するニオブ酸リチウムの使用
を提案するものである。

本発明による電気機械的共振装置は、ニオブ酸リチウム
結晶から切断されたピエゾ電気板と、前記ピエゾ電気板
の２つの主要平行面上に置かれ共振要素を限定する少く
とも１対の互いに対向する電極とを含み、前記ピエゾ電
気板は前記ニオブ酸リチウム結晶の直角結晶軸Ｘ、Ｙお
よびＺの直接系統に関しＹ＋３７°カットを構成し、前
記主要平行面の法線は前記系統のＹ軸に関し成る角度を
なし、前記角の正値はほぼ３７°に等しく、前記系統の
Ｙ軸は前記主要平行面とほぼ平行である。

本発明を更によく理解し、かつこれが実施される態様を
示すため、以下本発明による電気機械的フィルタ等角図
を示す添付図面を参照して説明する。

図中複数の結合された共振子を有する電気機械的フィル
タの１例が側管本発明を制限することなく示されており
、このフィルタは厚さｅを有するピエゾ電気板よりなり
その主要面が１および２で示される。

この板はニオブ酸リチウム結晶からカットされたもので
この結晶に用いる軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有する直交座標系が共
に図示されている。

その道の専門家に明らかなようにこの座標系はそのＺ軸
がこの結晶の結晶軸ｃと一致せしめられそのＹ軸が上記
結晶の結晶軸ａおよびｃにより規定される平面内にある
よう選らばれている。

上記ピエゾ電気結晶板の主要面１は２個の近接した導電
性の沈着物３および６が電気的に絶縁されて支持されて
いる。

これらの沈着物３および６はキャパシタの電極として用
いられ、この結晶板の他の主要面２上に支持された同様
な沈着物４および５により補足されている。

これらの電極３および４およびその間にあるピエゾ電気
結晶板の部分により形成されるキャパシタは縦方向厚み
モードで動作される定在波共振子を構成する。

この共振子は交流発生器Ｇにより電気的に励振され、こ
の励振周波数がこの共振子の自己振動周波数に近い場合
相当な振幅を有する振動がこれら電極３および４の面積
により規定される結晶板容積部分中に発生せしめられる
。

電極５および６により上記と同様でかつ負荷りに接続さ
れる他の定在波共振子が規定される。

これら２個の共振子を形成する夫々の容積部分の間に存
在する機械的結合により、またこれら共振子がエネルギ
変換に関する限り可逆的に動作するため、上記交流発生
器Ｇと負荷りとの間に電気エネルギの交換が生じる。

このエネルギ交換はその周波数について選択的で従って
この組立体はバンドパスフィルタとしての特性を持って
いる。

本発明により、上記ピエゾ電気結晶板はＹ＋３７゜にカ
ットされ、このため主要面１および２に垂直な方向にお
ける７０００ｍ／ｓにおよぶ伝播速度に開運した高度の
電気機械的結合係数かえられる。

図に明らかなように上記垂線Ｎと軸Ｙとの間には角θが
形成され、このθの値は正でほぼ＋３７°に等しい。

図示の例では主要面１の矩形外郭ＡＢＣＯの長手方向は
Ｙ軸の方向と一致しているがこのことは側管本発明を制
限するものではない。

双方の共振子間の間隔を広げかつその中間領域における
厚みを変化することによってこれらの共振子間を減結合
しそれらを互いに異なる固有振動数で振動せしめること
が可能である。

この場合、これらは１個の発振回路中あるいはある種の
フィルタ回路中において共振双極子として動作せしめら
れる。

これらの適用においてもＹ＋３７°カットの著るしい特
徴は勿論維持される。

その実際的な適用例として図に示されるように構成され
た電気機械的フィルタは３９．２ＭＨｚの中心周波数と
４００ＫＨｚの通過帯域幅をもつことも可能である。

この場合ニオブ酸リチウムよりなるピエゾ電気ウェファ
の厚さは８３ミクロン程度であり、この値は厚み方向縦
振動の１／２波長（λ／２）に相当する。

本発明の範囲を逸脱することなく上記ウェファの厚みを
３／２λにまで広げることも可能であり、これによりこ
のウェファはより厚く頑強に作りえられる。

然しこのような利点はこのフィルタの通過帯域幅を狭め
ると云う対価の上にえられるものである。

テレビジョン受信機中における中間周波伝達チャネルに
用いられる周波数選択素子への本発明の適用は基本動作
周波数の半波長を使用して可聴波搬送波の伝搬を実施す
ることが要求される場合特に有用である。

本発明はまた次のように実施される。

１、上記板はその互いに平行な主要面上に互いに相対す
る少くも２対の電極を具えることにより互いに相隣る共
振子を規定する特許請求の範囲記載の電気機械装置。

２、上記共振子は互いに機械的に結合されかつ夫夫２対
の端子に電気的に接続されて１個の帯域フィルタを構成
した上記記載の電気機械的装置。

３、上記共振子がテレビジョンの音声搬送波の中間周波
数帯中の１周波数に共振せしめられた特許請求の範囲記
載の電気機械的装置。

４、上記共振子が厚み方向の縦振動モードで動作する上
記電気機械的装置。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明による電気機械的フィルタの等角図
である。 １．２・・・・・・主要表向、３，４，５．６・・・・
・・電極、Ｘ、Ｙ、Ｚ・・・・・・直交座標系、０ＡＢ
Ｃ・・・・・・主要表面１、Ｇ・・・・・・交流発生器
、Ｌ・・・・・・負荷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ニオブ酸リチウムから切断されたピエゾ電気板と、
   前記ピエゾ電気板の２つの主要平行面上に置かれ共振要
   素を限定する少くとも１対の互に対向する電極とを含み
   、前記ピエゾ電気板は前記ニオブ酸リチウム結晶の直角
   結晶軸Ｘ、ＹおよびＺの直接系統に関しＹ＋３７°カッ
   トを構成し、前記主要平行面の法線は前記系統のＹ軸に
   関し成る角度をなし、前記角の正値はほぼ３７°に等し
   く、前記系統のＸ軸は前記主要平行面とほぼ平行である
   、電気機械的共振装置。