DE102007028372A1 - Oscillator circuit has two two-gate surface wave resonators having temperature coefficients of synchronous frequency unequally zero, where temperature coefficients of resonators are differentiated with respect to sign - Google Patents

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Abstract

The oscillator circuit has a group (11) of two frequency-determining elements, which differs from each other by the temperature dependence of the synchronous frequency. Two-surface wave resonators (2,3) are provided with interdigital transducers (24,34). Wave fields are coupled over couple elements (23,33). The temperature coefficient of the synchronous frequency of each of the two two-surface wave resonators is unequally zero. The temperature coefficients of the two-gate surface wave resonators are differentiated with respect to the sign.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Elektrotechnik/Elektronik. Objekte, bei denen die Anwendung möglich und zweckmäßig ist, sind Bauelemente auf der Basis akustischer Oberflächenwellen wie Oszillatoren und Sensoren, insbesondere solche Sensoren, bei denen sich der Temperaturgang der Oszillatorfrequenz einstellen lässt.The The invention relates to the field of electrical engineering / electronics. Objects where the application is possible and appropriate are components based on surface acoustic waves such as Oscillators and sensors, in particular such sensors, in which the temperature response of the oscillator frequency can be set.

Es sind Oszillatorkreise bekannt, enthaltend einen Verbund aus zwei frequenzbestimmenden Elementen und eine einen Verstärker enthaltende Rückkopplung vom Ausgang zum Eingang des Verbundes, wobei die frequenzbestimmenden Elemente sich durch die Temperaturabhängigkeit der Synchronfrequenz voneinander unterscheiden und als Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren mit interdigitalen Wandlern ausgeführt sind, deren Wellenfelder über Koppelelemente gekoppelt sind.It Oscillator circuits are known containing a composite of two frequency-determining elements and one amplifier containing feedback from the output to the input of the network, wherein the frequency-determining elements are characterized by the temperature dependence the synchronous frequency differ from each other and as two-port surface wave resonators are executed with interdigital transducers whose wave fields over Coupling elements are coupled.

Bei einer speziellen Ausführung enthält der Verbund aus zwei frequenzbestimmenden Elementen zwei Zweitorresonatoren, deren Substrate ein und demselben Kristallschnitt angehören, aber verschiedene Ausbreitungsrichtungen benutzen ( DE 29 38 158 A1 , [1]). Als Kristallschnitt dient der ST-Schnitt von Quarz. Das Substrat des Hauptresonators hat die X-Achse von Quarz als Ausbreitungsrichtung, während die Ausbreitungsrichtung des Hilfsresonators um 41° dazu geneigt ist. Demzufolge verschwindet beim Hauptresonator der Temperaturkoeffizient der Synchronfrequenz erster Ordnung. Dagegen ist der Temperaturkoeffizient der Synchronfrequenz erster Ordnung des Hilfsresonators ungleich null. Trotz der unterschiedlichen Ordnungen der Temperaturkoeffizienten gelingt es, den Temperaturkoeffizienten der Synchronfrequenz zweiter Ordnung des Hauptresonators zu kompensieren. Der zur Kompensation des Temperaturkoeffizienten der Synchronfrequenz zweiter Ordnung des Hauptresonators erforderliche Temperaturkoeffizient der Synchronfrequenz erster Ordnung des Hilfsresonators wird als Funktion des zu kompensierenden Temperaturkoeffizienten zweiter Ordnung, der Amplitude des Hilfsresonators und der für beide Resonatoren gleichen Ausbreitungsstrecke angegeben. Die Druckschrift [1] gibt nur für die Verzögerungsleitung einen Oszillatorkreis an, der neben der Verzögerungsleitung nur noch einen Verstärker enthält, jedoch nicht für den Zweitorresonator.In a specific embodiment, the composite of two frequency-determining elements contains two two-port resonators whose substrates belong to the same crystal section but use different directions of propagation ( DE 29 38 158 A1 , [1]). The crystal section is the ST section of quartz. The substrate of the main resonator has the X-axis of quartz as propagation direction, while the propagation direction of the auxiliary resonator is inclined by 41 ° thereto. As a result, the temperature coefficient of the first-order synchronous frequency disappears in the main resonator. In contrast, the temperature coefficient of the first-order synchronous frequency of the auxiliary resonator is not equal to zero. Despite the different orders of the temperature coefficients, it is possible to compensate for the temperature coefficient of the second-order synchronous frequency of the main resonator. The temperature coefficient of the first order synchronous frequency of the auxiliary resonator required to compensate for the temperature coefficient of the second frequency synchronizing frequency of the main resonator is given as a function of the second order temperature coefficient to be compensated, the amplitude of the auxiliary resonator and the same propagation distance for both resonators. The document [1] specifies only for the delay line to an oscillator circuit, which contains only one amplifier in addition to the delay line, but not for the Zweitorresonator.

Es wurde bereits vorgeschlagen, als frequenzbestimmendes Element eines Oszillators eine Kaskadenschaltung aus zwei Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren zu verwenden, wobei jeder Zweitor-Oberflächenwellenresonator ein Koppelobjekt, zum Beispiel einen Koppelwandler, enthält und die Koppelobjekte beider Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren miteinander über zwei Verbindungen elektrisch Kontakt haben ( DE 10 2004 028 421 B4 ). Zwischen diese Verbindungen ist eine Induktivität geschaltet. In beiden Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren dominiert der Temperaturkoeffizient der Synchronfrequenz erster Ordnung. Die Temperaturkoeffizienten der Synchronfrequenz erster Ordnung der Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren haben entgegengesetzte Vorzeichen.It has already been proposed to use as a frequency-determining element of an oscillator a cascade connection of two two-port surface acoustic wave resonators, wherein each two-port surface wave resonator contains a coupling object, for example a coupling converter, and the coupling objects of both two-port surface acoustic wave resonators are in electrical contact with each other via two connections ( DE 10 2004 028 421 B4 ). An inductance is connected between these connections. In both two-port surface acoustic wave resonators, the temperature coefficient dominates the first-order synchronous frequency. The temperature coefficients of the first-order synchronous frequency of the two-port surface acoustic wave resonators have opposite signs.

Die in der Druckschrift [1] beschriebene Lösung hat den Nachteil, dass der Einfluss der Temperaturabhängigkeit der Phase der übrigen Elemente des Oszillatorkreises, in diesem Fall des Verstärkers, auf die Oszillatorfrequenz nicht kompensiert wird.The described in the publication [1] has the disadvantage that the influence of the temperature dependence of the phase the remaining elements of the oscillator circuit, in this case of the amplifier, not compensated for the oscillator frequency becomes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Oszillatorkreise, die akustische Oberflächenwellenresonatoren als frequenzbestimmende Elemente enthalten, der bekannten Art so zu verändern, dass der Einfluss der Temperaturabhängigkeit der Phase aller Elemente des Oszillatorkreises auf die Oszillatorfrequenz kompensiert wird.Of the Invention is based on the object oscillator circuits, the acoustic Contain surface acoustic wave resonators as frequency-determining elements, of the known type to change so that the influence of Temperature dependence of the phase of all elements of the oscillator circuit is compensated for the oscillator frequency.

Die Erfindung basiert auf einem Oszillatorkreis, enthaltend einen Verbund aus zwei frequenzbestimmenden Elementen und eine einen Verstärker enthaltende Rückkopplung vom Ausgang zum Eingang des Verbundes, wobei die frequenzbestimmenden Elemente sich durch die Temperaturabhängigkeit der Synchronfrequenz voneinander unterscheiden und als Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren mit interdigitalen Wandlern ausgeführt sind, deren Wellenfelder über Koppelelemente gekoppelt sind.The Invention is based on an oscillator circuit containing a composite of two frequency-determining elements and one containing an amplifier Feedback from the output to the input of the network, wherein the frequency-determining elements are affected by the temperature dependence the synchronous frequency differ from each other and as two-port surface wave resonators with executed interdigital transducers whose wave fields over Coupling elements are coupled.

Bei einem derartigen Oszillatorkreis wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

  • a) der Temperaturkoeffizient erster Ordnung der Synchronfrequenz jeder der beiden Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren ungleich null ist und sich die Temperaturkoeffizienten der Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren im Vorzeichen unterscheiden, und dass
  • b) das Verhältnis der Apertur und/oder das Verhältnis der Länge des Koppelelements im Zweitor-Oberflächenwellenresonator mit dem negativen Vorzeichen des Temperaturkoeffizienten erster Ordnung der Synchronfrequenz zu der Apertur und/oder der Länge der Koppelelemente im Zweitor-Oberflächenwellenresonator mit dem positiven Vorzeichen des Temperaturkoeffizienten erster Ordnung der Synchronfrequenz
  • ba) kleiner gewählt ist als ohne Berücksichtigung des Temperaturganges der übrigen Elemente des Oszillatorkreises, wenn durch den Einfluss der übrigen Elemente des Oszillatorkreises der Temperaturkoeffizient erster Ordnung der Oszillatorfrequenz erhöht wird, und
  • bb) größer gewählt ist als ohne Berücksichtigung des Temperaturganges der übrigen Elemente des Oszillatorkreises, wenn durch den Einfluss der übrigen Elemente des Oszillatorkreises der Temperaturkoeffizient erster Ordnung der Oszillatorfrequenz verringert wird, und dass
  • ca) der Koppelblindwiderstand größer gewählt ist als ohne Berücksichtigung des Temperaturganges der übrigen Elemente des Oszillatorkreises, wenn der Temperaturkoeffizient zweiter Ordnung der Oszillatorfrequenz durch den Einfluss der übrigen Elemente des Oszillatorkreises erhöht wird, und dass
  • cb) der Koppelblindwiderstand kleiner gewählt ist als ohne Berücksichtigung des Temperaturganges der übrigen Elemente des Oszillatorkreises, wenn der Temperaturkoeffizient zweiter Ordnung der Oszillatorfrequenz durch den Einfluss der übrigen Elemente des Oszillatorkreises verringert wird.
In such an oscillator circuit, the stated object is achieved according to the invention in that
  • a) the first-order temperature coefficient of the synchronous frequency of each of the two two-port surface acoustic wave resonators is non-zero and the temperature coefficients of the two-port surface acoustic wave resonators differ in sign;
  • b) the ratio of the aperture and / or the ratio of the length of the coupling element in the two-port surface wave resonator with the negative sign of the first order temperature coefficient of the synchronous frequency to the aperture and / or the length of the coupling elements in the two-port surface acoustic wave resonator with the positive sign of the temperature coefficient first Order of the synchronous frequency
  • ba) is chosen smaller than without consideration of the temperature response of the other elements of the oscillator circuit, if the temperature coefficient of the first order of the oscillator frequency is increased by the influence of the other elements of the oscillator circuit, and
  • bb) is greater than without consideration of the temperature response of the other elements of the oscillator circuit, if by the influence of the üb riger elements of the oscillator circuit, the temperature coefficient of the first order of the oscillator frequency is reduced, and that
  • ca) the coupling reactance is greater than without taking into account the temperature response of the other elements of the oscillator circuit when the temperature coefficient of the second order of the oscillator frequency is increased by the influence of the other elements of the oscillator circuit, and that
  • cb) the coupling reactive resistance is chosen smaller than without taking into account the temperature response of the other elements of the oscillator circuit, when the temperature coefficient of the second order of the oscillator frequency is reduced by the influence of the other elements of the oscillator circuit.

Der erfindungsgemäße Oszillator kann wie folgt zweckmäßig ausgestaltet sein:
Die Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren können als Koppelelement einen Koppelwandler enthalten wobei der Koppelwandler des ersten Zweitor-Oberflächenwellenresonators mit dem Koppelwandler des jeweils zweiten Zweitor-Oberflächenwellenresonators über zwei elektrische Verbindungen miteinander verbunden sind.The oscillator according to the invention can be configured appropriately as follows:
The two-port surface wave resonators may contain a coupling converter as a coupling element, wherein the coupling converter of the first two-port surface wave resonator are connected to the coupling converter of the respective second two-port surface wave resonator via two electrical connections.

Den interdigitalen Wandlern und den Koppelelementen können Streifenreflektoren zugeordnet sein.The interdigital transducers and the coupling elements can Be associated with strip reflectors.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Rückkopplung neben dem Verstärker einen Phasenschieber enthält, wobei die Phase des Phasenschiebers bei einer vorgegebenen Temperatur so gewählt ist, dass bei einer vorgegebenen Frequenz die Gesamtphase des Oszillatorkreises ein ganzzahliges Vielfaches von 2π ist.Especially it is useful if the feedback contains a phase shifter in addition to the amplifier, wherein the phase of the phase shifter at a predetermined temperature is chosen so that at a given frequency the Total phase of the oscillator circuit an integer multiple of 2π is.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung erhält man, wenn der Temperaturkoeffizient zweiter Ordnung der Synchronfrequenz jedes der beiden Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren ungleich null ist und sich die Temperaturkoeffizienten der Zweitor-Oberflächenwellenresonators im Vorzeichen unterscheiden und die Temperaturkoeffizienten erster Ordnung, bezogen auf eine vorgegebene Temperatur, gleich null sind.A further expedient embodiment receives one, if the temperature coefficient of the second order of the synchronous frequency each of the two two-port surface wave resonators unequal is zero and the temperature coefficients of the two-port surface wave resonator differ in sign and the temperature coefficients of the first order, relative to a given temperature, equal to zero.

Die Aperturen der Koppelwandler können sich voneinander unterscheiden bei gleichen Zinkenzahlen der Koppelwandler. Es können sich aber auch die Zinkenzahlen der Koppelwandler voneinander unterscheiden bei gleichen Aperturen der Koppelwandler.The Apertures of the coupling converter can differ from each other at the same number of teeth of the coupling converter. It can but also the zinc numbers of the coupling converter differ from each other at the same apertures of the coupling converter.

Der Koppelblindwiderstand kann eine Induktivität oder Kapazität sein.Of the Coupling reactance can be an inductance or capacitance be.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn beide Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren mit Substraten der gleichen Kristallart aufgebaut sind. In diesem Fall können die Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen für akustische Oberflächenwellen auf ein und demselben Kristallschnitt benutzen, zum Beispiel, wenn der Kristallschnitt ein ST-Schnitt von Quarz und die Richtung senkrecht zu den Zinken der Wandler und den Reflektorstreifen des ersten bzw. zweiten Zweitor-Oberflächenwellenresonators um einen Winkel größer als 0° und kleiner als 45° bzw. einen Winkel größer als 45° zur kristallografischen X-Achse von Quarz geneigt ist.It is particularly useful when both two-port surface wave resonators are constructed with substrates of the same crystal. In this case can the two-port surface wave resonators different propagation directions for acoustic Surface waves on the same crystal cut use, for example, if the crystal cut an ST cut of quartz and the direction perpendicular to the tines of the transducers and the reflector strip of the first and second two-port surface wave resonator by an angle greater than 0 ° and smaller as 45 ° or an angle greater than 45 ° to the crystallographic X-axis of quartz is inclined.

Die Substrate der Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren können auch verschiedenen Kristallarten angehören. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren auf separaten Substraten angeordnet sind.The Substrates of the two-port surface acoustic wave resonators can belong to different types of crystals. That's it expedient if the two-port surface wave resonators are arranged on separate substrates.

Es ist vorteilhaft, die Elektrodenstrukturen beider Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren auf einem gemeinsamen Substrat anzuordnen.It is advantageous, the electrode structures of both two-port surface wave resonators to arrange on a common substrate.

Zweckmäßig ist es, wenn die Zinkenperiode der Wandler, die Streifenperiode der Reflektorstreifen, die Abstände der Wandler zu den Koppelelementen und zu den Reflektoren sowie die Dicke der Elektrodenschicht der Oberflächenwellenresonatoren so gewählt sind, dass deren Resonanzen an einer vorgegebenen Temperatur einen vorgegebenen Frequenzabstand haben.expedient it is when the tine period of the transducers, the fringe period the reflector strip, the distances of the transducer to the Coupling elements and to the reflectors and the thickness of the electrode layer the surface acoustic wave resonators are chosen that their resonances at a predetermined temperature a predetermined frequency spacing to have.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert.below the invention with reference to an embodiment and an accompanying drawing explained in more detail.

Ein Oszillatorkreis 1 enthält einen Verbund frequenzbestimmender Elemente 11 und eine Gruppe 15 weiterer Komponenten, die einen Verstärker 12, einen Koppler 13 und einen Phasenschieber 14 umfasst. Der Verbund frequenzbestimmender Elemente 11 besteht aus den Zweitor-Oberflächenwellen-Resonatoren 2 und 3, die auf einem Substrat 10 angeordnet sind, das ein ST-Schnitt von Quarz ist. Die Zweitor-Oberflächenwellen-Resonatoren 2; 3 sind zusammengesetzt aus den Reflektoren 21; 22 und dem interdigitalen Wandler 24 bzw. aus den Reflektoren 31; 32 und dem interdigitalen Wandler 34, Außerdem ist im Zweitor-Oberflächenwellen-Resonator 2 bzw. 3 zwischen dem Wandler 24 bzw. 34 und dem Reflektor 21 bzw. 31 ein Koppelwandler 23 bzw. 33 angeordnet. Die Elektroden bestehen aus einer Aluminiumschicht.An oscillator circuit 1 contains a composite of frequency-determining elements 11 and a group 15 other components that have an amplifier 12 , a coupler 13 and a phase shifter 14 includes. The composite of frequency-determining elements 11 consists of the two-port surface acoustic wave resonators 2 and 3 on a substrate 10 which is an ST cut of quartz. The two-port surface wave resonators 2 ; 3 are composed of the reflectors 21 ; 22 and the interdigital transducer 24 or from the reflectors 31 ; 32 and the interdigital transducer 34 In addition, in the two-port surface acoustic wave resonator 2 respectively. 3 between the converter 24 respectively. 34 and the reflector 21 respectively. 31 a coupling converter 23 respectively. 33 arranged. The electrodes consist of an aluminum layer.

Die Ausbreitungsrichtung des Zweitor-Oberflächenwellen-Resonators 2, ist um den Winkel α2 zur kristallografischen x-Achse von Quarz geneigt. Die Ausbreitungsrichtung des Zweitor-Oberflächenwellen-Resonators 3 ist um den Winkel α3 gegenüber der kristallografischen x-Achse von Quarz geneigt. ST-Schnitte von Quarz haben bei einem Winkel α0 ungleich null zur x-Achse eine parabolische Abhängigkeit von Synchron- und Resonanzfrequenzen von der Temperatur mit der Umkehrtemperatur bei Raumtemperatur. Der Winkel α2 bzw. α3 ist kleiner bzw. größer als α0. Deshalb ist der Temperaturkoeffizient erster Ordnung der Synchronfrequenz des Zweitor-Oberflächenwellen-Resonators 2 bzw. 3 positiv bzw. negativ.The propagation direction of the two-port surface acoustic wave resonator 2 , is tilted by the angle α2 to the crystallographic x-axis of quartz. The propagation direction of the two-port surface waves resonator 3 is tilted by the angle α3 with respect to the crystallographic x-axis of quartz. Quartz ST sections have a parabolic dependence of synchronous and resonant frequencies on the temperature with the inversion temperature at room temperature at an angle α0 not equal to the x axis. The angle α2 or α3 is smaller or larger than α0. Therefore, the first-order temperature coefficient is the synchronous frequency of the two-port surface acoustic wave resonator 2 respectively. 3 positive or negative.

Die Zwischenräume 25 und 35 zwischen dem Wandler 24 und dem Koppelwandler 23 des Zweitor-Oberflächenwellen-Resonators 2 bzw. dem Wandler 34 und dem Koppelwandler 33 des Zweitor-Oberflächenwellen-Resonators 3 sind gleich breit. Jeweils eine Kammelektrode des Wandlers 24 und des Wandlers 34 stehen über die am Massepotential liegende Verbindung 4 miteinander in elektrischem Kontakt. Jede Kammelektrode des Koppelwandlers 23 steht mit einer Kammelektrode des Koppelwandlers 33 über die Verbindungen 5 und 6 elektrisch in Verbindung, wobei die Verbindung 5 an das Massepotential angeschlossen ist. Über die Verbindungen 5 und 6 sind die Zweitor-Oberflächenwellen-Resonatoren 2; 3 zu einer Resonatorkaskade verbunden.The gaps 25 and 35 between the converter 24 and the coupling converter 23 the two-port surface acoustic wave resonator 2 or the converter 34 and the coupling converter 33 the two-port surface acoustic wave resonator 3 are the same width. In each case a comb electrode of the converter 24 and the converter 34 are above the connection at the ground potential 4 in electrical contact with each other. Each comb electrode of the coupling converter 23 stands with a comb electrode of the coupling converter 33 about the connections 5 and 6 electrically connected, wherein the compound 5 connected to the ground potential. About the connections 5 and 6 are the two-port surface acoustic wave resonators 2 ; 3 connected to a resonator cascade.

Der Verbund frequenzbestimmender Elemente 11 ist über seinen Eingang 8 und seinen Ausgang 9 in den Oszillatorkreis 1 eingefügt. Die Temperaturabhängigkeit der Phase der Gruppe 15 weiterer Komponenten im Temperaturbereich T1 ≤ Temperatur ≤ T2 wird als Kurve 152 im Diagramm 151 dargestellt. Die Kurve 152 ist durch einen positiven Anstieg und eine positive Krümmung gekennzeichnet.The composite of frequency-determining elements 11 is over his entrance 8th and his exit 9 in the oscillator circuit 1 inserted. The temperature dependence of the phase of the group 15 other components in the temperature range T 1 ≤ temperature ≤ T 2 is called a curve 152 in the diagram 151 shown. The curve 152 is characterized by a positive slope and a positive curvature.

Die Aperturen 26 und 36 des Koppelwandlers 23 und des Wandlers 24 bzw. des Koppelwandlers 33 und des Wandlers 34 sowie die Koppelinduktivität 7 sind so gewählt, dass die Kurve 112, die die Variation der Phase des Verbundes frequenzbestimmender Elemente 11 im Temperaturbereich T1 ≤ Temperatur ≤ T2 im Diagramm 111 beschreibt, einen negativen Anstieg und eine negative Krümmung hat und zwar so, dass der Betrag der Summe der durch die Kurven 112 und 152 dargestellten Variationen der Phase des Verbundes frequenzbestimmender Elemente 11 bzw. der Phase der Gruppe 15 weiterer Komponenten im thermischen Anwendungsbereich des Oszillatorkreises kleiner als der Betrag der Phasenänderung des Verbundes und kleiner als der Betrag der Phasenänderung der übrigen Elemente des Oszillatorkreises ist.The apertures 26 and 36 of the coupling converter 23 and the converter 24 or of the coupling converter 33 and the converter 34 and the coupling inductance 7 are chosen so that the curve 112 , which is the variation of the phase of the composite of frequency-determining elements 11 in the temperature range T 1 ≤ temperature ≤ T 2 in the diagram 111 describes a negative slope and a negative curvature such that the magnitude of the sum of the curves 112 and 152 illustrated variations of the phase of the network of frequency-determining elements 11 or the phase of the group 15 Further components in the thermal application of the oscillator circuit is smaller than the amount of phase change of the composite and smaller than the amount of phase change of the other elements of the oscillator circuit.

Der Abstand der Mitten benachbarter Zinken, der Abstand der Mitten benachbarter Reflektorstreifen, die Zwischenräume 25 und 35 zwischen dem Koppelwandler 23 und dem Wandler 24 bzw. dem Koppelwandler 33 und dem Wandler 34 und die Zwischenräume zwischen dem Koppelwandler 23 und dem Reflektor 21, dem Wandler 24 und dem Reflektor 22, dem Koppelwandler 33 und dem Reflektor 31 sowie dem Wandler 34 und dem Reflektor 32 in den Oberflächenwellenresonatoren 2; 3 sind so gewählt, dass jeweils eine Resonanz beider Oberflächenwellenresonatoren 2; 3 bei Raumtemperatur an der gleichen Frequenz liegt.The distance of the centers of adjacent tines, the distance between the centers of adjacent reflector strips, the gaps 25 and 35 between the coupling converter 23 and the converter 24 or the coupling converter 33 and the converter 34 and the spaces between the coupling converter 23 and the reflector 21 , the converter 24 and the reflector 22 , the coupling converter 33 and the reflector 31 as well as the converter 34 and the reflector 32 in the surface wave resonators 2 ; 3 are chosen so that in each case a resonance of both surface wave resonators 2 ; 3 at room temperature at the same frequency.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2938158 A1 [0003] - DE 2938158 A1 [0003]
  • - DE 102004028421 B4 [0004] DE 102004028421 B4 [0004]

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Oszillatorkreis, enthaltend einen Verbund (11) aus zwei frequenzbestimmenden Elementen und eine einen Verstärker (12) enthaltende Rückkopplung vom Ausgang (9) zum Eingang (8) des Verbundes (11), wobei die frequenzbestimmenden Elemente sich durch die Temperaturabhängigkeit der Synchronfrequenz voneinander unterscheiden und als Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) mit interdigitalen Wandlern (24; 34) ausgeführt sind, deren Wellenfelder über Koppelelemente (23; 33) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Temperaturkoeffizient erster Ordnung der Synchronfrequenz jeder der beiden Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) ungleich null ist und sich die Temperaturkoeffizienten der Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) im Vorzeichen unterscheiden, und dass b) das Verhältnis der Apertur (26; 36) und/oder das Verhältnis der Länge des Koppelelements (23; 33) im Zweitor-Oberflächenwellenresonator (2; 3) mit dem negativen Vorzeichen des Temperaturkoeffizienten erster Ordnung der Synchronfrequenz zu der Apertur (26; 36) und/oder der Länge der Koppelelemente (23; 33) im Zweitor-Oberflächenwellenresonator (2; 3) mit dem positiven Vorzeichen des Temperaturkoeffizienten erster Ordnung der Synchronfrequenz ba) kleiner gewählt ist als ohne Berücksichtigung des Temperaturganges der übrigen Elemente (12; 13; 14) des Oszillatorkreises, wenn durch den Einfluss der übrigen Elemente des Oszillatorkreises der Temperaturkoeffizient erster Ordnung der Oszillatorfrequenz erhöht wird, und bb) größer gewählt ist als ohne Berücksichtigung des Temperaturganges der übrigen Elemente (12; 13; 14) des Oszillatorkreises, wenn durch den Einfluss der übrigen Elemente des Oszillatorkreises der Temperaturkoeffizient erster Ordnung der Oszillatorfrequenz verringert wird, und dass ca) der Koppelblindwiderstand größer gewählt ist als ohne Berücksichtigung des Temperaturganges der übrigen Elemente (12; 13; 14) des Oszillatorkreises, wenn der Temperaturkoeffizient zweiter Ordnung der Oszillatorfrequenz durch den Einfluss der übrigen Elemente des Oszillatorkreises erhöht wird, und dass cb) der Koppelblindwiderstand kleiner gewählt ist als ohne Berücksichtigung des Temperaturganges der übrigen Elemente (12; 13; 14) des Oszillatorkreises, wenn der Temperaturkoeffizient zweiter Ordnung der Oszillatorfrequenz durch den Einfluss der übrigen Elemente des Oszillatorkreises verringert wird.Oscillator circuit containing a composite ( 11 ) of two frequency-determining elements and one amplifier ( 12 ) containing feedback from the output ( 9 ) to the entrance ( 8th ) of the network ( 11 ), wherein the frequency-determining elements differ from each other by the temperature dependence of the synchronous frequency and as two-port surface wave resonators ( 2 ; 3 ) with interdigital transducers ( 24 ; 34 ) are executed whose wave fields via coupling elements ( 23 ; 33 ), characterized in that a) the first order temperature coefficient of the synchronizing frequency of each of the two two-port surface acoustic wave resonators ( 2 ; 3 ) is not equal to zero and the temperature coefficients of the two-port surface wave resonators ( 2 ; 3 ) in the sign, and that b) the ratio of the aperture ( 26 ; 36 ) and / or the ratio of the length of the coupling element ( 23 ; 33 ) in the two-port surface wave resonator ( 2 ; 3 ) with the negative sign of the temperature coefficient of the first order of the synchronizing frequency to the aperture ( 26 ; 36 ) and / or the length of the coupling elements ( 23 ; 33 ) in the two-port surface wave resonator ( 2 ; 3 ) with the positive sign of the temperature coefficient of the first order of the synchronizing frequency ba) is chosen to be smaller than without taking into account the temperature response of the other elements ( 12 ; 13 ; 14 ) of the oscillator circuit when the temperature coefficient of the first order of the oscillator frequency is increased by the influence of the other elements of the oscillator circuit, and bb) is chosen larger than without taking into account the temperature response of the other elements ( 12 ; 13 ; 14 ) of the oscillator circuit when the temperature coefficient of the first order of the oscillator frequency is reduced by the influence of the other elements of the oscillator circuit, and that ca) the coupling reactive resistance is chosen larger than without taking into account the temperature response of the other elements ( 12 ; 13 ; 14 ) of the oscillator circuit when the temperature coefficient of the second order of the oscillator frequency is increased by the influence of the other elements of the oscillator circuit, and that cb) the coupling resistance is chosen smaller than without taking into account the temperature response of the other elements ( 12 ; 13 ; 14 ) of the oscillator circuit when the temperature coefficient of the second order of the oscillator frequency is reduced by the influence of the other elements of the oscillator circuit. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) als Koppelelement einen Koppelwandler (23; 33) enthalten und der Koppelwandler (23) des ersten Zweitor-Oberflächenwellenresonators (2) mit dem Koppelwandler (33) des jeweils zweiten Zweitor-Oberflächenwellenresonators (3) über zwei elektrische Verbindungen (5; 6) miteinander verbunden sind.Oscillator according to claim 1, characterized in that the two-port surface acoustic wave resonators ( 2 ; 3 ) as a coupling element a coupling converter ( 23 ; 33 ) and the coupling converter ( 23 ) of the first two-port surface acoustic wave resonator ( 2 ) with the coupling converter ( 33 ) of the respective second two-port surface acoustic wave resonator ( 3 ) via two electrical connections ( 5 ; 6 ) are interconnected. Oszillatorkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den interdigitalen Wandlern (24; 34) und den Koppelelementen (23; 33) Streifenreflektoren (22; 32 bzw. 21; 31) zugeordnet sind.Oscillator circuit according to claim 1, characterized in that the interdigital transducers ( 24 ; 34 ) and the coupling elements ( 23 ; 33 ) Strip reflectors ( 22 ; 32 respectively. 21 ; 31 ) assigned. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplung neben dem Verstärker einen Phasenschieber (14) enthält.Oscillator according to claim 1, characterized in that the feedback next to the amplifier, a phase shifter ( 14 ) contains. Oszillator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Phasenschiebers (14) bei einer vorgegebenen Temperatur so gewählt ist, dass bei einer vorgegebenen Frequenz die Gesamtphase des Oszillatorkreises ein ganzzahliges Vielfaches von 2π ist.Oscillator according to claim 4, characterized in that the phase of the phase shifter ( 14 ) is selected at a predetermined temperature so that at a given frequency, the total phase of the oscillator circuit is an integer multiple of 2π. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturkoeffizient zweiter Ordnung der Synchronfrequenz jedes der beiden Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) ungleich null ist und sich die Temperaturkoeffizienten der Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren im Vorzeichen unterscheiden und die Temperaturkoeffizienten erster Ordnung, bezogen auf eine vorgegebene Temperatur, gleich null sind.Oscillator according to claim 1, characterized in that the temperature coefficient of the second order of the synchronizing frequency of each of the two-port surface acoustic wave resonators ( 2 ; 3 ) is non-zero and the temperature coefficients of the two-port surface acoustic wave resonators differ in sign and the first-order temperature coefficients, with respect to a predetermined temperature, are equal to zero. Oszillator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aperturen der Koppelwandler (23; 33) voneinander unterscheiden und die Zinkenzahlen der Koppelwandler (23; 33) gleich sind.Oscillator according to Claim 6, characterized in that the apertures of the coupling transducers ( 23 ; 33 ) and the zinc numbers of the coupling transducers ( 23 ; 33 ) are the same. Oszillator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zinkenzahlen der Koppelwandler (23; 33) voneinander unterscheiden und die Aperturen der Koppelwandler (23; 33) gleich sind.Oscillator according to claim 6, characterized in that the zinc numbers of the coupling converter ( 23 ; 33 ) and the apertures of the coupling transducer ( 23 ; 33 ) are the same. Oszillator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelblindwiderstand eine Induktivität ist.Oscillator according to one of claims 6 to 8, characterized in that the coupling inductance an inductance is. Oszillator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelblindwiderstand eine Kapazität ist.Oscillator according to one of claims 6 to 8, characterized in that the coupling reactance a capacitance is. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) mit Substraten der gleichen Kristallart aufgebaut sind.Oscillator according to claim 1, characterized in that both two-port surface wave resonators ( 2 ; 3 ) are constructed with substrates of the same crystal. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate der Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) verschiedenen Kristallarten angehören.Oscillator according to claim 1, characterized in that the substrates of the two-port surface wave resonators ( 2 ; 3 ) belong to different types of crystals. Oszillator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen für akustische Oberflächenwellen auf ein und demselben Kristallschnitt benutzen.Oscillator according to claim 11, characterized in that the two-port surface acoustic wave resonators ( 2 ; 3 ) different spreading direction surface acoustic waves on one and the same crystal cut. Oszillator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallschnitt ein ST-Schnitt von Quarz und die Richtung senkrecht zu den Zinken der Wandler und den Reflektorstreifen des ersten bzw. zweiten Zweitor-Oberflächenwellenresonators (2; 3) um einen Winkel größer als 0° und kleiner als 45° bzw. einen Winkel größer als 45° zur kristallografischen X-Achse von Quarz geneigt ist.Oscillator according to claim 13, characterized in that the crystal section is an ST section of quartz and the direction perpendicular to the tines of the transducers and the reflector strips of the first and second two-port surface acoustic wave resonators ( 2 ; 3 ) is inclined by an angle greater than 0 ° and less than 45 ° or an angle greater than 45 ° to the crystallographic X-axis of quartz. Oszillator nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) auf separaten Substraten angeordnet sind.Oscillator according to Claims 1 and 12, characterized in that the two-port surface acoustic wave resonators ( 2 ; 3 ) are arranged on separate substrates. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstrukturen beider Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) auf einem gemeinsamen Substrat (1) angeordnet sind.Oscillator according to Claim 1, characterized in that the electrode structures of both two-port surface acoustic wave resonators ( 2 ; 3 ) on a common substrate ( 1 ) are arranged. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkenperiode der Wandler (24; 34), die Streifenperiode der Reflektorstreifen, die Abstände der Wandler (24; 34) zu den Koppelelementen (23; 33) und zu den Reflektoren (21; 22; 31; 32) sowie die Dicke der Elektrodenschicht der Oberflächenwellenresonatoren (2; 3) so gewählt sind, dass deren Resonanzen an einer vorgegebenen Temperatur einen vorgegebenen Frequenzabstand haben.Oscillator according to claim 1, characterized in that the tine period of the transducers ( 24 ; 34 ), the stripe period of the reflector strips, the spacings of the transducers ( 24 ; 34 ) to the coupling elements ( 23 ; 33 ) and the reflectors ( 21 ; 22 ; 31 ; 32 ) and the thickness of the electrode layer of the surface acoustic wave resonators ( 2 ; 3 ) are selected so that their resonances at a predetermined temperature have a predetermined frequency spacing.
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