JPS63228814A

JPS63228814A - 圧電セラミツク振動子及びフイルタ

Info

Publication number: JPS63228814A
Application number: JP6111687A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamamoto; 真一山本; Atsushi Tani; 谷　厚志
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-09-22

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】〔概　要〕本発明は、圧電セラミック振動子を用いたタイミング抽
出フィルタにおいて、結合係数が大きいものの、周波数
温度係数が大きく、従って温度特性が良いとはいえない
圧電セラミック振動子の欠点を補うため、圧電セラミッ
ク自身の静電容量とその温度特性を利用してタイミング
抽出フィルタの温度係数を改善したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は圧電セラミック振動子及びこれを用いたタイミ
ング抽出フィルタに関し、特にタイミング抽出フィルタ
の温度特性の改善法に関する。

〔従来の技術〕

例えば、特開昭５８−２４２１６号公報に開示されてい
るような従来の圧電セラミック振動子を第８図（斜視図
）及び第９図（平面図）に示し、この従来の圧電セラミ
ック振動子を用いたタイミング抽出フィルタを第１０図
に示している。この圧電セラミック振動子は、長さｌ、
幅Ｗ、厚さｔの圧電磁器板２０からなり、この圧電磁器
板２０の中央部分はその両側の幅より狭い幅Ｗ゛　とな
るように凹部が形成されている。圧電磁器板２０の両面
には蒸着等により金属薄膜が形成され、更にこれらの金
属薄膜を除去した幅方向のスリット２３ａ、２３ｂが凹
部の段の片側に（両面で互いに重ならないように）形成
される。これにより、一方の面の金属薄膜により２つの
電極２１′ａ、２１ｂが形成され、他方の面の金属薄膜
により同様に２つの電極２１ｅ、２１ｄが形成される。

２４の矢印は圧電磁器板２０の分極方向を示し、両端の
領域（１）及び中央領域（ＩＩ）全体にわたって厚さｔ
方向に同−向きに分極され、幅線振動子を構成している
。

電極２１ｂ、２１ｃ間に交流電圧２２を印加すると・第
９図に示すように、電極２１ｂ、２１ｃ間の狭幅部（Ｉ
Ｉ）に電界が加えられ幅方向の縦振動が生じ、この中央
領域（ＩＩ）に振動エネルギーが集中し、いわゆるエネ
ルギー閉込め型の振動子となる。そして、両端の領域（
Ｉ）はこの振動子を支持する部分として使用することが
できる。

第１０図において、ｖｌ、ｖ２は第８図及び第９図に示
したような圧電セラミック振動子であり、Ｃは結合コン
デンサである。この結合コンデンサＣはディスクリート
な部品で構成され、タイミング抽出フィルタの帯域幅を
決定している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のような従来のタイミング抽出フィルタでは、圧電
セラミック振動子、即ち圧電磁器板２０の温度特性その
ものによってフィルタの位相量の温度特性が決まってし
まい、温度特性が悪いという問題を生じていた。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題点を解決するために、本発明によれば、
圧電磁器板の長さ方向の両端の領域を無分極状態とし、
中央付近の領域を厚さ方向に分極するとともに、前記中
央領域の更に中心域にて幅を減少させた段付加工部を形
成し、この段付加工部にのみ振動エネルギーが閉じ込め
られるように構成した圧電セラミック振動子が提供され
る。

また、この圧電セラミック振動子を用い、その少なくと
も一端の無分極領域を容量とし、分極領域を励振部とす
るともに、これらの温度係数を同一符号として構成した
タイミング抽出フィルタが提供される。

〔作　用〕

本発明によれば、無分極領域が容量（コンデンサ）とし
て構成され、分極領域が励振部（圧電セラミック振動子
）として構成され、これらの温度係数を同一符号とする
ことで、タイミング抽出フィルタの中心周波数において
位相回転量の温度特性が補償され、フィルタの温度特性
が改善される。

〔実施例〕以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明の圧電セラミック振動子を示すもので、
（ａ）は上から見た平面図、（ｂ）は下（裏）から見た
裏面図、（ｃ）は断面図である。

圧電セラミック振動子１は、長さ！、幅Ｗ、厚さくのＰ
ＺＴ（デルコン・チタン酸鉛）で構成された圧電磁器板
１０からなり、この圧電磁器板１０の中央部分はその両
側の幅より狭い幅Ｗ′となるように凹部が形成され、圧
電磁器板ｌＯの両面には蒸着等によりアルミニウム（Ａ
Ｉ）や金（Ａｕ）等の金属薄膜が形成されている。以上
は従来の圧電セラミック振動子と基本的には同様である
が、本発明では、金属薄膜を除去した幅方向のスリット
を各面について２本づつ設ける。即ち、凹部の段の片側
に（両面で互いに重ならないように）スリット１３ａ、
１３ｄを設け、更にこれらのスリットから端部に向かっ
た位置にもう１つのスリット１３ｂ１１３Ｃを設ける。

これにより、一方の面の金属薄膜により３つの電極１１
ａ、１１ｂ、１１Ｃが形成され、他方の面の金属薄膜に
より同様に３つの電極１１ｄ、１１ｅ、Ｉｆｆが形成さ
れ、かつこれらの電極間に挾まれた領域（１）〜（Ｖ）
が形成される。

両端の（１）及び（Ｖ）の領域は無分極部であり、（Ｉ
ｆ）、（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）の領域は分極部で矢印１
４で示すように同−向きに厚さｔの方向に分極されてい
る。また、両端の（１）又は（Ｖ）の領域では片側の面
の電極１１ａ又は１１ｆは隣接する（ＩＩ）又は（ＩＶ
）の領域から中央領域（ＩＩＩ）へ延びていて電気的に
接続されており、他側の面では電極１１ｃ又は１１ｄは
スリットにより隣接する領域の電極と切断されている。

更に、（ＩＩ）又は（ＩＶ）の領域では片側の面の電極
１１ｅ又は１１ｂが前記と同様にスリットにより中央領
域（ＩＩＩ）の電極と切断されている。

このような構造の圧電セラミック振動子１において、電
極１１ａとＩｆｆ間に交流電圧を印加し、電極１１ｄを
接地する。なお、電極１１ｃは接地しない、このとき、
領域（１）においては垂直に電圧が印加されることとな
るが、無分極部であるので振動は励振されずに単なるコ
ンデンサとして作用する。一方、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）
及び（ＩＶ）の領域は分極部であり振動励振部であるが
、領域（ＩＩＩ）の幅Ｗ′が領域（■）及び（ＩＶ）の
幅Ｗより小さくなっているので、エネルギー閉じ込め作
用により、中央領域（ＩＩＩ）のみに振動の波が伝播す
る。

即ち、この（Ｉｆ）、（ＩＩＩ）及び（Ｔｌ／）の領域
で第８図及び第９図に示した従来の圧電セラミック振動
子と同様の作用をする。なお、凹部即ち中央領域（［［
［）における幅寸法Ｗ＋　、凹部の長さβ′等は振動の
閉じ込め作用が有効に行われるように最適値に設定され
る。

第２図は第１図に示した本発明の圧電セラミック振動子
１個の等価回路である。第２図において、この回路はＶ
で示す共振部とＣで示す並列接続された容量（コンデン
サ）とで構成されているが、共振部Ｖは第１図の領域（
ＩＩ）、（ＩＩＩ）及び（ｒＶ）の振動励振部に相当し
、容量Ｃは第１図におけるコンデンサ領域（Ｉ）に相当
する。　第３図は一般の圧電セラミック振動子の等価回
路、即ち領域（ＩＩ）、（ＩＩＩ）及び（ｒＶ）に相当
する部分の等価回路であり、これは第２図の１つの共振
部Ｖに相当する。

第４図は第１図で説明した本発明の圧電セラミック振動
子１を２個と結合コンデンサＣＫ　１個を組み合わせた
電気結合型タイミング抽出フィルタの基本的な回路構成
を示したものである。第４図において、Ｃ１，Ｃ２はコ
ンデンサ、ＣＫは結合コンデンサ、Ｖｌ、　Ｖ２は一般
の圧電セラミック振動子である。本発明の圧電セラミッ
ク振動子１はＣ１又はＣ２とｖｌ又はｖ２とを結合した
ものである。

この出願の発明者らは、第４図に示すようなタイミング
抽出フィルタの回路において、コンデンサＣ１，Ｃ２は
その温度係数が圧電振動子Ｖｌ、　Ｖ２の周波数温度係
数と同一符号であるときは、フィルタの中心周波数にお
いて位相回転量の温度特性を補償しうろことを見い出し
た。

第５図は第４図に示したような圧電セラミック振動子Ｖ
ｌ、　Ｖ２の温度特性、第６図はコンデンサＣＩ。

Ｃ２の温度特性を示したものである。本発明はこのよう
にコンデンサＣ１，Ｃ２の温度特性の符号と圧電セラミ
ック振動子Ｖｌ、　Ｖ２の周波数に対する温度特性の符
号とが一致しており（両者ともマイナスの傾斜）、かつ
セラミック自身が強誘電体であることに鑑みて、第４図
の原理を応用したものである。

即ち、圧電セラミック振動子を構成している圧電磁器板
１０としては前述のようにＰＺＴ（デルコン・チタン酸
鉛）を用いるが、その温度係数の絶対値はＰＺＴの成分
比や外部から加える他の添加剤によって変えることがで
きる。また、コンデンサＣＬ　Ｃ２の温度係数値も同様
に成分比や添加剤により変えることができる。従って、
圧電セラミック振動子Ｖｌ、　Ｖ２の温度特性及びコン
デンサＣ１，Ｃ２の温度特性を第５図及び第６図に示す
ような温度特性とすることは可能である。

以上のように圧電セラミック振動子Ｖ１．　Ｖ２、即ち
領域（ＩＩ）、（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）の温度特性を第
５図に示すようなものとし、かつコンデンサＣＩ。

Ｃ２、即ち領域（Ｉ）の温度特性を第６図に゛示すよう
なものとすることにより、フィルタの中心周波数におい
て位相回転量の温度特性が補償され、第７図に示すよう
に、第１０図の従来のタイミングフィルタの回路構成と
比べ、フィルタの温度特性が改善され、温度変化に対し
安定した特性が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、圧電セラミック振動子を用いたタイミ
ング抽出フィルタの温度特性が改善されるため、フィル
タの高安定化に寄与する。また、歩留りの向上にもつな
がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧電セラミック振動子を示すもので、
（ａ）は上から見た平面図、（ｂ）は下（ｓ）から見た
裏面図、（ｅ）は断面図、第２図は第１図の圧電セラミ
ック振動子の等価回路、第３図は一般の圧電セラミック
振動子の等価回路、第４図は第１図で説明した本発明の
圧電セラミック振動子１を２個と結合コンデンサＣＫ　
１個を組み合わせた電気結合型タイミング抽出フィルタ
の基本的な回路図、第５図は圧電セラミック振動子Ｖ１
．　Ｖ２の温度特性、第６図はコンデンサＣ１，Ｃ２の
温度特性を示した図、第７図はフィルタ位相温度特性を
従来のものと本発明のものとを比較して示した図、第８
図は従来の圧電セラミック振動子を示した斜視図及び第
９図は同従来の圧電セラミック振動子を示した略平面図
、第１０図は従来の圧電セラミック振動子を用いたタイ
ミング抽出フィルタの回路図である。 ■・・・本発明の圧電セラミック振動子１０・・・圧電
磁器板１１ａ〜１１ｆ・・・電極１３３〜１３ｄ・・・スリットＶｌ、　Ｖ２　（Ｖ）　　・・・圧電セラミック振動子
ＣＩ、　Ｃ２（Ｃ）　　・・・コンデンサＣＫ　　・・
・結合コンデンサ１、Ｗ、ｔ・・・長さ、幅、厚さ第１図１３ａ〜＋３ｄ・・・スリット本発明の圧電セラミック振動子の等価回路第２回Ｏ圧電セラミック振動子の等価回路第３図電気結合型タイミングフィルタ第４図Ｃに・・・結合コンデンサ第５国Ｃ，、Ｃ２の温度特性第６図

Claims

【特許請求の範囲】１、圧電磁器板（１０）の長さ方向の両端の領域（ I
）、（Ｖ）を無分極状態とし、中央付近の領域（II）、
（III）、（IV）を厚さ方向に分極するとともに、前記
中央領域の更に中心域（III）にて幅を減少させた段付
加工部を形成し、この段付加工部にのみ振動エネルギー
が閉じ込められるように構成した圧電セラミック振動子
。２、圧電磁器板（１０）の厚さ方向の両面に電極層を形
成し、一方の面の電極層は一端の無分極領域（ I ）と
これに隣接する分極領域（II）との境界、及びこの分極
領域（II）と中心段付加工部（III）との境界に幅方向
に延びたスリット（１３ｃ、１３ｄ）を形成して３つに
分割し、他方の面の電極層は他端の無分極領域（Ｖ）と
これに隣接する分極領域（IV）との境界、及びこの分極
領域（IV）と中心段付加工部（III）との境界に幅方向
に延びたスリット（１３ｂ、１３ａ）を形成して３つに
分割し、前記一端における一方の面の電極（１１ａ）と
前記他端における他方の面の電極（１１ｆ）は入出力端
子を構成し、これらの入端子の何れか一方の反対面の電
極（１１ｄ）は接地されている特許請求の範囲第１項記
載の圧電セラミック振動子。３、圧電磁器板（１０）の長さ方向の両端の領域（ I
）、（Ｖ）を無分極状態とし、中央付近の領域（II）、
（III）、（IV）を厚さ方向に分極するとともに、前記
中央領域の更に中心域（III）にて幅を減少させた段付
加工部を形成し、この段付加工部にのみ振動エネルギー
が閉じ込められるように圧電セラミック振動子を構成し
、該圧電セラミック振動子の少なくとも一端の無分極領
域を容量とし、分極領域を励振部とするとともに、これ
らの温度係数を同一符号として構成したタイミング抽出
フィルタ。