JPS632169B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS632169B2 JPS632169B2 JP15461880A JP15461880A JPS632169B2 JP S632169 B2 JPS632169 B2 JP S632169B2 JP 15461880 A JP15461880 A JP 15461880A JP 15461880 A JP15461880 A JP 15461880A JP S632169 B2 JPS632169 B2 JP S632169B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature characteristics
- mechanical filter
- transducers
- transducer
- shows
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/48—Coupling means therefor
- H03H9/50—Mechanical coupling means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
本発明は一般にメカニカルフイルタに関し、特
に温度特性の良好なメカニカルフイルタに関す
る。 第１図はメカニカルフイルタの従来例で、１及
び２は信号入力端子、８及び９は信号出力端子、
３及び３′はトランス３ａ，３a′及びキヤパシタ
３ｂ，３b′からなり信号入力端子及び信号出力端
子に夫々接続される１対の同調トランス、５及び
５′は圧電素子５ａ，５a′と恒弾性合金５ｂ，５
b′よりなり各同調トランスに夫々接続される１対
の電気−機械及び機械−電気変換器（以下入力及
び出力トランスデユーサという）、４はトランス
デユーサと同調トランスを接続するための引き出
し線、６はトランスデユーサ間に配置される共振
子、７は各共振子間及び共振子とトランスデユー
サ間を結合する結合子である。 以上のごとき構成で入力端子１及び２に電気信
号を印加すれば、該信号は同調トランス３を経て
入力トランスデユーサ５で弾性振動波に変換さ
れ、結合子７及び共振子６に伝搬せしめられる。
各共振子を伝搬した弾性振動波は出力トランスデ
ユーサ５′で再び電気信号に変換された後、同調
トランス３′を経て出力端子８及び９へ供給され
る。ここで、トランスデユーサ５，５′及び共振
子６は捩り振動、結合子７は縦振動を行なう。同
調トランス３及び３′は圧電素子５ａ及び５a′の
拘束容量CDを吸収すると共に、トランス３ａ及
び３a′の巻線比の選定により入力端子に接続され
る信号源インピーダンスRS及び出力端子に接続
される負荷インピーダンスRLとトランスデユー
サ５，５′及び共振子６及び結合子７よりなるメ
カニカルフイルタ本体のインピーダンスZLを整合
させる機能を有する。 上記構成のメカニカルフイルタは現在一般に用
いられているが、メカニカルフイルタ本体のイン
ピーダンスZLの温度依存性が大きく、そのためイ
ンピーダンスZLの変化に対応して同調トランスの
巻線比を変化させる必要があるが、これは不可能
であり、結局メカニカルフイルタの温度特性を劣
化させるという欠点を有する。 従つて本発明は従来の技術の上記欠点を改善す
るもので、その目的は良好な温度特性をもつメカ
ニカルフイルタを提供することにある。この目的
を達成するための本発明の特徴は、同調トランス
にかわる整合回路として受動素子で構成されるジ
ヤイレータを用い、ジヤイレータの受動素子の温
度係数とトランスデユーサの圧電素子の温度特性
との間に相関をもたせることにより構成されるご
ときメカニカルフイルタにある。以下図面により
実施例を説明する。 第２図は本発明によるメカニカルフイルタの第
１の実施例で、第１図と同符号のものは同一物を
示す。入力端子１及び２と入力トランスデユーサ
５との間に挿入されるジヤイレータ１０は、図示
のごとく２個のキヤパシタンスC1及びC2の並列
接続にインダクタンスL1を挿入したπ型接続で、
出力端子８及び９と出力トランスデユーサ５′と
の間に挿入されるジヤイレータ１１についてもキ
ヤパシタンスC3及びC4とインダクタンスL2とに
よつて同様に構成される。 ここで、入力端子１及び２端子が信号源インピ
ーダンスRSで終端されているとして引き出し線
４からジヤイレータ１０を介して信号源を見込ん
だインピーダンスZ1は、フイルタの中心周波数を
ω0とすれば、 但し
に温度特性の良好なメカニカルフイルタに関す
る。 第１図はメカニカルフイルタの従来例で、１及
び２は信号入力端子、８及び９は信号出力端子、
３及び３′はトランス３ａ，３a′及びキヤパシタ
３ｂ，３b′からなり信号入力端子及び信号出力端
子に夫々接続される１対の同調トランス、５及び
５′は圧電素子５ａ，５a′と恒弾性合金５ｂ，５
b′よりなり各同調トランスに夫々接続される１対
の電気−機械及び機械−電気変換器（以下入力及
び出力トランスデユーサという）、４はトランス
デユーサと同調トランスを接続するための引き出
し線、６はトランスデユーサ間に配置される共振
子、７は各共振子間及び共振子とトランスデユー
サ間を結合する結合子である。 以上のごとき構成で入力端子１及び２に電気信
号を印加すれば、該信号は同調トランス３を経て
入力トランスデユーサ５で弾性振動波に変換さ
れ、結合子７及び共振子６に伝搬せしめられる。
各共振子を伝搬した弾性振動波は出力トランスデ
ユーサ５′で再び電気信号に変換された後、同調
トランス３′を経て出力端子８及び９へ供給され
る。ここで、トランスデユーサ５，５′及び共振
子６は捩り振動、結合子７は縦振動を行なう。同
調トランス３及び３′は圧電素子５ａ及び５a′の
拘束容量CDを吸収すると共に、トランス３ａ及
び３a′の巻線比の選定により入力端子に接続され
る信号源インピーダンスRS及び出力端子に接続
される負荷インピーダンスRLとトランスデユー
サ５，５′及び共振子６及び結合子７よりなるメ
カニカルフイルタ本体のインピーダンスZLを整合
させる機能を有する。 上記構成のメカニカルフイルタは現在一般に用
いられているが、メカニカルフイルタ本体のイン
ピーダンスZLの温度依存性が大きく、そのためイ
ンピーダンスZLの変化に対応して同調トランスの
巻線比を変化させる必要があるが、これは不可能
であり、結局メカニカルフイルタの温度特性を劣
化させるという欠点を有する。 従つて本発明は従来の技術の上記欠点を改善す
るもので、その目的は良好な温度特性をもつメカ
ニカルフイルタを提供することにある。この目的
を達成するための本発明の特徴は、同調トランス
にかわる整合回路として受動素子で構成されるジ
ヤイレータを用い、ジヤイレータの受動素子の温
度係数とトランスデユーサの圧電素子の温度特性
との間に相関をもたせることにより構成されるご
ときメカニカルフイルタにある。以下図面により
実施例を説明する。 第２図は本発明によるメカニカルフイルタの第
１の実施例で、第１図と同符号のものは同一物を
示す。入力端子１及び２と入力トランスデユーサ
５との間に挿入されるジヤイレータ１０は、図示
のごとく２個のキヤパシタンスC1及びC2の並列
接続にインダクタンスL1を挿入したπ型接続で、
出力端子８及び９と出力トランスデユーサ５′と
の間に挿入されるジヤイレータ１１についてもキ
ヤパシタンスC3及びC4とインダクタンスL2とに
よつて同様に構成される。 ここで、入力端子１及び２端子が信号源インピ
ーダンスRSで終端されているとして引き出し線
４からジヤイレータ１０を介して信号源を見込ん
だインピーダンスZ1は、フイルタの中心周波数を
ω0とすれば、 但し
【式】ω2 0L1C1＝１、C2＝C1−
CDである。同様に出力端子８及び９端子が負荷
インピーダンスRLで終端されているとして引き
出し線４からジヤイレータ１１を介して負荷を見
込んだインピーダンスZ2は、 但し
インピーダンスRLで終端されているとして引き
出し線４からジヤイレータ１１を介して負荷を見
込んだインピーダンスZ2は、 但し
【式】ω2 0L2C3＝１、C4＝C3−
CDである。(1)、(2)及びZ1＝Z2＝ZLの関係からR1
及びR2を求めると、 R1＝√S・L、R2＝√L・L (3) となる。(1)、(2)式から明らかな様にR1、R2はL1、
L2とC1、C3の比であるため、夫々の温度特性を
適切に選べば、Z1及びZ2の温度特性をメカニカル
フイルタ本体のインピーダンスZLの温度特性に完
全に一致せしめることが可能である。ZLの温度特
性は圧電素子５ａ，５a′の温度特性により決定さ
れ、次式で表わすことができる。 −１／ZL・ΔZL／ΔT＝１／CD ΔCD／ΔT＋２／ｋ
Δk／ΔT＋２／ｖ Δv／ΔT (4) 但し、ｋは圧電素子の電気機械結合係数、ｖは
圧電素子中を伝播する弾性振動波の音速、ΔTは
微少温度変動である。
及びR2を求めると、 R1＝√S・L、R2＝√L・L (3) となる。(1)、(2)式から明らかな様にR1、R2はL1、
L2とC1、C3の比であるため、夫々の温度特性を
適切に選べば、Z1及びZ2の温度特性をメカニカル
フイルタ本体のインピーダンスZLの温度特性に完
全に一致せしめることが可能である。ZLの温度特
性は圧電素子５ａ，５a′の温度特性により決定さ
れ、次式で表わすことができる。 −１／ZL・ΔZL／ΔT＝１／CD ΔCD／ΔT＋２／ｋ
Δk／ΔT＋２／ｖ Δv／ΔT (4) 但し、ｋは圧電素子の電気機械結合係数、ｖは
圧電素子中を伝播する弾性振動波の音速、ΔTは
微少温度変動である。
【表】
第１表は圧電素子として一般に市販されている
圧電セラミツクス（Ａ材、Ｂ材、Ｃ材）の温度特
性を示す。但し、ｋはk15、ｖは厚みすべり波の
音速である。第１表より明らかな様に１／CD ΔCD／ΔT の値は他に比べ一桁大きいため、ZLの温度特性は
ほとんどCDの温度特性で決まる。(1)式より １／Z1 ΔZ1／ΔT＝１／ZL ΔZL／ΔT＝（１／L1 ΔL1
／ΔT−１／C1 ΔC1／ΔT） (5) 又ω2 0L1C1＝１より１／L1 ΔL1／ΔT＝−１／C1 ΔC
1／ΔTで あるから、(4)及び(5)式より １／C1 ΔC1／ΔT＝１／2CD ΔCD／ΔT (6) 負荷側についても同様に、 １／L2 ΔL2／ΔT＝−１／C3 ΔC3／ΔT １／C3 ΔC3／ΔT＝１／2CD ΔCD／ΔT (7) 但しC1、C3≫CDとする。 (6)、(7)式からキヤパシタンスC1〜C4の温度特
性をCDの温度特性の1/2に選べば、ZLの変化に対
応した整合条件を得ることができる。この時イン
ダクタンスL1及びL2の温度特性はC1〜C4の温度
特性の符号を逆にした値に選ぶ必要がある。 第３図ａは整合回路の第２の具体例で、第３図
ｂは第３図ａにおけるL3及びC7よりなる並列共
振回路をフイルタの中心周波数ω0において等価
的にインダクタンスL0におきかえたものである。
従つてL0は、 (8)式より 但し、ωl1 2＝１／L3C7、ΔL3／ΔT＝０である。 第４図ａは整合回路の第３の具体例で、第４図
ｂと同様に等価的にインダクタンスL0におきか
えたものである。上述と同様に、 (9)式より 但し、ω2 l2＝１／L4・C10、ΔL4／ΔT＝０である。 以上説明した実施例のうち第１の実施例はCD
の温度特性が比較的小さくL1及びL2の温度特性
を選定し得る場合に用いられ、第２及び第３の実
施例はL1及びL2の温度特性を選定し得ない場合
に等価的にC7、C10でL0の温度特性を制御するこ
とにより用いられる。 第２表は第２図、第３図及び第４図で述べた各
整合回路を構成する受動素子の定数を示すもの
で、これは圧電素子として第１表のＡ材を用い、
RS＝RL＝600Ω、ZL＝15KΩ、CD＝65pF、f0＝
129、85KHz、fl1＝170KHz、fl2＝80KHzとして求
めたものである。なお、αL＝１／Ｌ ΔL／ΔT（ppm／ ℃）、αC＝１／Ｃ ΔC／ΔT（ppm／℃）である。
圧電セラミツクス（Ａ材、Ｂ材、Ｃ材）の温度特
性を示す。但し、ｋはk15、ｖは厚みすべり波の
音速である。第１表より明らかな様に１／CD ΔCD／ΔT の値は他に比べ一桁大きいため、ZLの温度特性は
ほとんどCDの温度特性で決まる。(1)式より １／Z1 ΔZ1／ΔT＝１／ZL ΔZL／ΔT＝（１／L1 ΔL1
／ΔT−１／C1 ΔC1／ΔT） (5) 又ω2 0L1C1＝１より１／L1 ΔL1／ΔT＝−１／C1 ΔC
1／ΔTで あるから、(4)及び(5)式より １／C1 ΔC1／ΔT＝１／2CD ΔCD／ΔT (6) 負荷側についても同様に、 １／L2 ΔL2／ΔT＝−１／C3 ΔC3／ΔT １／C3 ΔC3／ΔT＝１／2CD ΔCD／ΔT (7) 但しC1、C3≫CDとする。 (6)、(7)式からキヤパシタンスC1〜C4の温度特
性をCDの温度特性の1/2に選べば、ZLの変化に対
応した整合条件を得ることができる。この時イン
ダクタンスL1及びL2の温度特性はC1〜C4の温度
特性の符号を逆にした値に選ぶ必要がある。 第３図ａは整合回路の第２の具体例で、第３図
ｂは第３図ａにおけるL3及びC7よりなる並列共
振回路をフイルタの中心周波数ω0において等価
的にインダクタンスL0におきかえたものである。
従つてL0は、 (8)式より 但し、ωl1 2＝１／L3C7、ΔL3／ΔT＝０である。 第４図ａは整合回路の第３の具体例で、第４図
ｂと同様に等価的にインダクタンスL0におきか
えたものである。上述と同様に、 (9)式より 但し、ω2 l2＝１／L4・C10、ΔL4／ΔT＝０である。 以上説明した実施例のうち第１の実施例はCD
の温度特性が比較的小さくL1及びL2の温度特性
を選定し得る場合に用いられ、第２及び第３の実
施例はL1及びL2の温度特性を選定し得ない場合
に等価的にC7、C10でL0の温度特性を制御するこ
とにより用いられる。 第２表は第２図、第３図及び第４図で述べた各
整合回路を構成する受動素子の定数を示すもの
で、これは圧電素子として第１表のＡ材を用い、
RS＝RL＝600Ω、ZL＝15KΩ、CD＝65pF、f0＝
129、85KHz、fl1＝170KHz、fl2＝80KHzとして求
めたものである。なお、αL＝１／Ｌ ΔL／ΔT（ppm／ ℃）、αC＝１／Ｃ ΔC／ΔT（ppm／℃）である。
【表】
第５図は本発明によるメカニカルフイルタの一
実験例で、整合回路として第３図を用いC5及び
C6を圧電素子Ｃ材（第１表）、C7を磁気コンデン
サで構成し、メカニカルフイルタ本体としては第
１図及び第２図のごとき２個のトランスデユーサ
と６個の共振子よりなる次数16次の仕様で、挿入
損失を測定したものである。なお、温度範囲は20
〜60℃である。図中の曲線ａは従来例、曲線ｂは
本発明によるメカニカルフイルタで、両者の対比
で明らかなように本発明によればフイルタの温度
特性を著るしく改善できることがわかる。なお、
C2、C4、C6、C9とCDの温度変動の差分が問題に
なる場合にはC2、C4、C6、C9、に並列に負の温
度特性の磁気コンデンサを挿入するか、又は材質
を異ならせる必要がある。 第６図ａは整合回路の第４の具体例で、第６図
ｂ及びｃはインダクタンスL5の温度特性をキヤ
パシタンスC13、C18で夫々等価的に示したもので
あり、第３図及び第４図に関する説明の通りであ
る。 以上説明したように本発明によれば、整合回路
を構成する受動素子の温度特性とトランスデユー
サの圧電素子の温度特性との間に相関が与えられ
ているので、良好な温度特性のメカニカルフイル
タを提供することができる。
実験例で、整合回路として第３図を用いC5及び
C6を圧電素子Ｃ材（第１表）、C7を磁気コンデン
サで構成し、メカニカルフイルタ本体としては第
１図及び第２図のごとき２個のトランスデユーサ
と６個の共振子よりなる次数16次の仕様で、挿入
損失を測定したものである。なお、温度範囲は20
〜60℃である。図中の曲線ａは従来例、曲線ｂは
本発明によるメカニカルフイルタで、両者の対比
で明らかなように本発明によればフイルタの温度
特性を著るしく改善できることがわかる。なお、
C2、C4、C6、C9とCDの温度変動の差分が問題に
なる場合にはC2、C4、C6、C9、に並列に負の温
度特性の磁気コンデンサを挿入するか、又は材質
を異ならせる必要がある。 第６図ａは整合回路の第４の具体例で、第６図
ｂ及びｃはインダクタンスL5の温度特性をキヤ
パシタンスC13、C18で夫々等価的に示したもので
あり、第３図及び第４図に関する説明の通りであ
る。 以上説明したように本発明によれば、整合回路
を構成する受動素子の温度特性とトランスデユー
サの圧電素子の温度特性との間に相関が与えられ
ているので、良好な温度特性のメカニカルフイル
タを提供することができる。
第１図はメカニカルフイルタの従来例、第２図
は本発明によるメカニカルフイルタの一実施例、
第３図ａ及び第３図ｂは整合回路の第２の具体
例、第４図ａ及び第４図ｂは整合回路の第３の具
体例、第５図は本発明によるメカニカルフイルタ
の一実験例、第６図ａ、第６図ｂ及び第６図ｃは
整合回路の第４の具体例である。 １，２；信号入力端子、３，３′；同調トラン
ス、４；引き出し線、５，５′；トランスデユー
サ、６；共振子、７；結合子、１０，１１；ジヤ
イレータ。
は本発明によるメカニカルフイルタの一実施例、
第３図ａ及び第３図ｂは整合回路の第２の具体
例、第４図ａ及び第４図ｂは整合回路の第３の具
体例、第５図は本発明によるメカニカルフイルタ
の一実験例、第６図ａ、第６図ｂ及び第６図ｃは
整合回路の第４の具体例である。 １，２；信号入力端子、３，３′；同調トラン
ス、４；引き出し線、５，５′；トランスデユー
サ、６；共振子、７；結合子、１０，１１；ジヤ
イレータ。
Claims (1)
- １ 圧電素子をもつ１対の入出力トランスデユー
サと、該トランスデユーサ間に結合子を介して結
合配列される複数の共振子と、上記各トランスデ
ユーサに結合される２個の整合回路とを有するメ
カニカルフイルタにおいて、前記整合回路をキヤ
パシタンス及びインダクタンスとによる受動素子
で構成されるジヤイレータとし、該ジヤイレータ
の各受動素子の温度特性を前記トランスデユーサ
の圧電素子の温度特性に相関させることを特徴と
するメカニカルフイルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15461880A JPS5779724A (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | Mechanical filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15461880A JPS5779724A (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | Mechanical filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5779724A JPS5779724A (en) | 1982-05-19 |
| JPS632169B2 true JPS632169B2 (ja) | 1988-01-18 |
Family
ID=15588109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15461880A Granted JPS5779724A (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | Mechanical filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5779724A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5006824A (en) * | 1986-04-07 | 1991-04-09 | Rockwell International Corporation | Third mode torsional F-M resonator |
-
1980
- 1980-11-05 JP JP15461880A patent/JPS5779724A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5779724A (en) | 1982-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4468185B2 (ja) | 等しい共振周波数を有する共振器フィルタ構造体 | |
| US2199921A (en) | Wave filter | |
| US4126837A (en) | Impedance element and band-rejection filter using the same | |
| US2271200A (en) | Wave filter | |
| US3576453A (en) | Monolithic electric wave filters | |
| JP2006513662A5 (ja) | ||
| US4281298A (en) | Flexural transducer | |
| JP4259576B2 (ja) | 分波器及び弾性表面波フィルタ | |
| US2081405A (en) | Wave filter | |
| JPS5948565B2 (ja) | 結合形弾性波共振器デバイス | |
| Sheahan et al. | Crystal and mechanical filters | |
| US4306204A (en) | Bandpass mechanical filter | |
| US3858127A (en) | Stable and compact low frequency filter | |
| US4091345A (en) | Electromechanical filter having a wide temperature range | |
| US4205284A (en) | Electrical frequency filter comprising piezoelectric crystals | |
| RU2137291C1 (ru) | Широкополосный активный пьезоэлектрический фильтр | |
| JPH0526822Y2 (ja) | ||
| JP3186560B2 (ja) | 多重モード弾性表面波フィルタ | |
| JPS6138277Y2 (ja) | ||
| JPS63283215A (ja) | 圧電部品 | |
| JPH04354412A (ja) | 弾性表面波フィルタ | |
| JPH0422366B2 (ja) | ||
| JPS5917563B2 (ja) | 屈曲振動変換子 | |
| JPH0259650B2 (ja) | ||
| JPH0279501A (ja) | 誘電体フィルタ |