JP2009118331A - Electric machine filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電機機械フィルタにかかり、特にＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems) 技術を用いて作製する電気機械フィルタに関する。 The present invention relates to an electromechanical filter, and more particularly, to an electromechanical filter manufactured using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.
現在、携帯電話の市場が世界で高まる状況の中で、主に使用されている無線通信システムのフィルタが表面弾性波を利用するＳｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ（ＳＡＷ）フィルタである。このようなフィルタは圧電材料の表面に電極を配置して表面弾性波をもたらすが、圧電材料は集積回路とのモノシリック化が困難であるため、小型化が課題となる。又、今後の次世代携帯電話が高性能化、小型化するにあたってボトルネックとなる電子素子が、集積回路から外付けとなる高周波フィルタ部である。 Currently, in a situation where the market of mobile phones is growing in the world, a filter of a wireless communication system that is mainly used is a surface acoustic wave (SAW) filter that uses surface acoustic waves. Although such a filter arrange | positions an electrode on the surface of a piezoelectric material and brings about a surface acoustic wave, since a piezoelectric material is difficult to make monolithic with an integrated circuit, size reduction becomes a subject. In addition, an electronic element that becomes a bottleneck when a next-generation mobile phone of the future will have higher performance and a smaller size is a high-frequency filter portion that is externally attached to the integrated circuit.
そこで近年では、超微細化を実現する電気機械素子を用いたＭＥＭＳ技術が発展しており、特に製造方法としてシリコン・プロセスを利用した電気機械共振器、及び複数の共振器を構成する振動子を結合部を介して接続した電気機械フィルタのモノシリック化の実現が期待されている。 Therefore, in recent years, MEMS technology using an electromechanical element that realizes ultra-miniaturization has been developed, and in particular, an electromechanical resonator using a silicon process as a manufacturing method and a vibrator constituting a plurality of resonators. Realization of monolithic electromechanical filters connected via a coupling portion is expected.
図８に従来の梁型共振器を用いた電気機械フィルタ（非特許文献１）の例を示す。フィルタは梁型振動子１０１、１０３と結合梁１０９で構成され、入力電極１０５に駆動電圧を印加すると電極１０５と振動子１０１の間に駆動力が発生し、振動子１０３が励振される。このフィルタの機械振動モードは、振動子１０１、１０３及び結合梁１０９が共に垂直のたわみ振動モードを有する。図８(a)と図８(b)はフィルタシステムの２つの機械振動モードを表し、図８(a)は共振器１０１、１０３が同じ位相で共振した振動モード、図８(b)は共振器１０１、１０３が位相反転した振動モードを示す斜視図である。ここで図８(a)の結合梁１０９はたわみ振動モードの基本モードで共振器を結合し、図８(b)はたわみ振動の２次モードによって構成される。フィルタの電気信号は出力電極１０７から負荷抵抗ＲＬを介して図８(ｃ)に示すように、出力電圧として検出される。
FIG. 8 shows an example of an electromechanical filter (non-patent document 1) using a conventional beam resonator. The filter includes beam-
図８の電気機械フィルタのように、２つの共振器が結合されたフィルタシステムでは、２つの機械振動モードで構成され、各振動モードはいずれも近い共振周波数で振動する。フィルタの周波数帯域BWは後述する式４で示され、振動子１０１、１０３の共振周波数fo,、結合部のばね定数Kcouple、共振器のばね定数Krc、フィルタ定数C12の関係で決定されることがわかっている。
As in the electromechanical filter of FIG. 8, the filter system in which two resonators are coupled includes two mechanical vibration modes, and each vibration mode vibrates at a close resonance frequency. The frequency band BW of the filter is expressed by Equation 4 described later , and is determined by the relationship between the resonance frequency f o, of the
特許文献１では、上記構成を基本とした電気機械フィルタの周波数特性を調整する方法が開示されている。図９に上面図で示すように、振動子１２２、１２３に入力電極１２０と出力電極１２１を付加した共振器１２７、１２８を結合部１２４で振動結合させてフィルタを構成する。入力電極１２０に電気信号を流すと弾性波振動モードで振動子１２２が共振し、結合部１２４の振動結合により振動子１２３も励起される。又、結合部１２４には制御電極１２５を設けて可変電圧供給部１２６によって印加する電圧を変化させることで結合部１２４の振動が変化し、フィルタの結合係数を調整することが可能となる。同様に振動子１２２、１２３にも制御電極を設置し、共振器１２７、１２８の振動モードを変化させることでフィルタの中心周波数を調整することも可能となる。このように共振器及び結合部１２４の振動領域に制御電極１２５を配置して電気―機械変換した外部の駆動力を用いることで電気機械フィルタの特性を調整する。
図１０は、図９の結合部１２４の断面図A-A’を表す。図１０(a)は、振動子１２２、１２３、及び結合部１２４が基板平行に振動する弾性波モードで共振した場合を示す。又、図１０(ｂ)では制御電極１２５に電圧を印加した状態を表し、この時に生じる結合部の振動歪みは、制御電極側に一定の静電力が発生するためであり、結合部の振動を非対称に制御することになる。
FIG. 10 shows a cross-sectional view A-A ′ of the
上述したように、特許文献１による電気機械フィルタの周波数特性変更方法では、制御電極を結合部の片側のみに設置するため、機械振動に非対称の駆動力が印加されることになり、フィルタ特性に歪みをもたらすという問題があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、振動モードにおいて結合部が非対称に歪むのを防止し、歪みなしに、周波数帯域あるいは中心周波数を調整することができ、良好なフィルタ特性をもつ電気機械フィルタを提供することを目的とする。
As described above, in the frequency characteristic changing method of the electromechanical filter according to
The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents the coupling portion from being asymmetrically distorted in the vibration mode, and can adjust the frequency band or the center frequency without distortion, and has good filter characteristics. An object is to provide an electromechanical filter.
上記目的を達成するため本発明では、電気機械フィルタを構成する結合部に対し、対称な外部力を加えることで前記結合部の振動モードに影響をもたらすことがなく結合部のばね定数が変化し、共振モード間の結合係数を調整する。本発明では、当該結合部の振動方向に対して対称な静電力を印加する制御部を具備したことを特徴とする。たとえば、制御電極の配置において、結合部の振動モードを非対称に歪ませないよう結合部の両側に、振動方向に対して対称に制御電極を設置して、この制御電極に外部力を与えることにより、結合係数に依存する前記結合部のばね定数を調整し、周波数帯域を調整するなどフィルタ特性を調整可能な電気機械フィルタを実現することが可能となる。 In order to achieve the above object, in the present invention, by applying a symmetrical external force to the coupling portion constituting the electromechanical filter, the spring constant of the coupling portion is changed without affecting the vibration mode of the coupling portion. The coupling coefficient between the resonance modes is adjusted. The present invention is characterized by including a control unit that applies an electrostatic force symmetrical to the vibration direction of the coupling unit. For example, by arranging control electrodes symmetrically with respect to the vibration direction on both sides of the coupling portion so that the vibration mode of the coupling portion is not asymmetrically distorted in the arrangement of the control electrode, an external force is applied to the control electrode. It is possible to realize an electromechanical filter capable of adjusting the filter characteristics such as adjusting the spring constant of the coupling portion depending on the coupling coefficient and adjusting the frequency band.
又、本発明では、電気機械フィルタを構成する振動子に対称な外部力を加えることで前記振動子の振動モードに影響をもたらすことなく振動子のばね定数が変化し、フィルタの中心周波数を調整することが可能となる。本発明では、振動子の振動方向に対して対称な静電力を印加する制御部を具備したことを特徴とする。主に制御電極の配置においては、振動子の振動モードに応じて振動子が非対称に歪まないよう共振器を構成する振動子の両側に、振動方向に対して対称に制御電極を設置してこの制御電極に外部力を与えることにより、フィルタ特性を調整可能な電気機械フィルタを実現することが可能となる。特に、振動子の一方または両方の振動を独立して制御することで、フィルタの中心周波数を調整する電気機械フィルタを実現することが可能となる。 In the present invention, by applying a symmetrical external force to the vibrator constituting the electromechanical filter, the spring constant of the vibrator changes without affecting the vibration mode of the vibrator, and the center frequency of the filter is adjusted. It becomes possible to do. The present invention is characterized by including a control unit that applies an electrostatic force that is symmetrical with respect to the vibration direction of the vibrator. Mainly in the arrangement of the control electrodes, the control electrodes are installed symmetrically with respect to the vibration direction on both sides of the vibrators constituting the resonator so that the vibrators are not asymmetrically distorted according to the vibration mode of the vibrator. By applying an external force to the control electrode, an electromechanical filter capable of adjusting the filter characteristics can be realized. In particular, an electromechanical filter that adjusts the center frequency of the filter can be realized by independently controlling the vibration of one or both of the vibrators.
本発明の電気機械フィルタによれば、結合部を介して結合された各素子の振動を非対称に歪ませることなく、ばね定数を変化させることが可能となり、精度が高い周波数特性の調整が可能となる。 According to the electromechanical filter of the present invention, the spring constant can be changed without asymmetrically distorting the vibration of each element coupled through the coupling portion, and the frequency characteristic can be adjusted with high accuracy. Become.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１)
図１は、本発明の実施の形態１の電気機械フィルタの概念を示す概略断面図である。
図１（ｂ）は、結合部の振動方向に対して垂直な面内で対称となるような静電力を前記結合部に印加する制御部を具備したことを特徴とするものであるが、ここでは結合部１２を両持ち梁として示している。この結合部１２は、２つの振動子と同一面上に形成され、振動子および前記結合部の形成面に対して対称に配置された一対の制御電極１０，１１で前記結合部をはさむように形成されている。制御部Ｃは、一対の制御電極１０，１１と、これらの制御電極１０、１１への印加電圧を調整する可変電圧供給素子１３とで構成されており、結合部１２に対して振動方向に対称な静電力を印加するように構成されている。ここで、図１（a）は、制御部を持たない場合に、電気機械フィルタが素子基板に対して平行に共振する振動モードの初期値を示す。これらの振動には例えば特許文献１に記載の弾性波モードや梁型構造の縦振動モードがある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the concept of the electromechanical filter according to
FIG. 1B is characterized by comprising a control unit for applying an electrostatic force to the coupling unit so as to be symmetric in a plane perpendicular to the vibration direction of the coupling unit. Here, the connecting
すなわち、図１（a）は電気機械フィルタが共振する初期の振動方向を断面図で示し、図１（ｂ）は制御電極１０、１１を付加した後の振動を断面図で表す。ここで斜線は静電力による構造の歪みを示し、振動により歪みを生じた結合部１２の位置変化を点線で表す。この電気機械フィルタは、その結合部が、２つの振動子と同一面上に形成され、振動子および前記結合部の形成面に対して対称に配置された一対の制御電極１０，１１で前記結合部１２をはさむように形成されている。そして制御電極１０、１１にそれぞれ同様の可変電圧供給素子１３から直流電圧を印加することで振動方向に対して対称でかつ垂直な方向に梁が応力を受け、初期値の梁に対して歪みが生じる。この歪みにより、振動方向へのばね定数kcoupleが増大し、フィルタの周波数帯域を変調することが可能となる。結合部のばね定数が増大すると、反対に振動振幅xは小さくなる。ここでフィルタを構成する振動子１４，１５のうち振動子１４は、入力電極１８から入力される信号に対して共振可能であり、この振動子１４に結合部１２を介して接続された前記振動子１５と所定の間隔を隔てて配設された検出電極としての出力電極１９とを備え、振動子１５と出力電極１９との間の静電容量の変化を検出することにより、電気信号として出力するように構成される。
そしてこの制御部は、制御電極１０、１１に直流電圧を印加することで結合部１２のばね定数を増大するように可変電圧供給素子１３で制御する。
1A is a cross-sectional view of the initial vibration direction in which the electromechanical filter resonates, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the vibration after the
The control unit controls the variable
図２に上面図を示すように、この電気機械フィルタは、振動子１４，１５に入力電極１８と出力電極１９を付加した共振器Ａ１、Ａ２を結合部１２で振動結合させて電気機械フィルタを構成する。入力電極１８に電気信号を流すと弾性波振動モードで振動子１４が共振し、結合部１２の振動結合により振動子１５も励起される。又、結合部１２には制御電極１０，１１を設けて可変電圧供給部１３によって印加する電圧を変化させることで結合部１２の振動が変化し、フィルタの結合係数を調整することが可能となる。同様に振動子１４、１５にも制御電極を設置し、共振器Ａ１、Ａ２の振動モードを変化させることでフィルタの中心周波数を調整することも可能となる。このように共振器及び結合部１２の振動領域に制御電極を備えた制御部を配置して電気―機械変換した外部の駆動力を用いることで電気機械フィルタの特性を調整することができる。１６は振動子を支持するポストである。
As shown in a top view in FIG. 2, this electromechanical filter is obtained by oscillating and coupling resonators A1 and A2 in which an
次にこの電気機械フィルタの周波数帯域の調整原理について説明する。
まず、２つの共振器が結合されたフィルタシステムでは、２つの機械振動モードで構成され、各振動モードはいずれも近い共振周波数で振動する。フィルタの中心周波数は、振動子１４、１５の共振周波数で決定され、フィルタの帯域は以下に示すように決定される。
まず、材料のヤング率は次式（１）で表される。
Next, the principle of adjusting the frequency band of this electromechanical filter will be described.
First, a filter system in which two resonators are coupled includes two mechanical vibration modes, and each vibration mode vibrates at a close resonance frequency. The center frequency of the filter is determined by the resonance frequency of the
First, the Young's modulus of the material is expressed by the following formula (1).
また、フック法則による静電力をばね定数で表すと次式（２）で表される。 Moreover, when the electrostatic force according to the hook law is expressed by a spring constant, it is expressed by the following equation (2).
さらに式（１）、（２）より、ばね定数ｋは次式（３）で表される。ここで振幅ｘは結合部の長さの伸び量ΔＬに相当する。 Furthermore, the spring constant k is expressed by the following expression (3) from the expressions (1) and (2). Here, the amplitude x corresponds to the elongation amount ΔL of the length of the coupling portion.
上記式（２）、（３）から、静電力を与えるということは、実際には材料のヤング率を変えて構造のばね定数を変化させるということになる。 From the above formulas (2) and (3), giving an electrostatic force actually changes the spring constant of the structure by changing the Young's modulus of the material.
本発明のように結合部に静電力を印加して、静電力により一定に結合部を歪ませた状態で結合部を振動させるため、もともと存在する材料のヤング率に可変ヤング率を足した値すなわちヤング率の和から周波数を特定するばね定数が決定されるということになる。 The value obtained by adding a variable Young's modulus to the Young's modulus of the material that is originally present in order to vibrate the joint in a state where the electrostatic force is applied to the joint and the joint is distorted by electrostatic force as in the present invention. That is, the spring constant for specifying the frequency is determined from the sum of Young's moduli.
次式（４）で表されるフィルタの周波数帯域は、結合部と共振器のばね定数で決定するため、可変したばね定数がフィルタ特性を変化させることになる。 Since the frequency band of the filter represented by the following equation (4) is determined by the spring constants of the coupling portion and the resonator, the variable spring constant changes the filter characteristics.
本実施の形態では、共振器が弾性波モードで共振することで、縦振動モードで振動する結合部に対し、結合部の振動方向に垂直な静電力を与えるため、ばね定数が増大するため振動の振幅は小さくなり、周波数帯域を広げることになる。 In the present embodiment, since the resonator resonates in the elastic wave mode, an electrostatic force perpendicular to the vibration direction of the coupling portion is given to the coupling portion that vibrates in the longitudinal vibration mode, so that the spring constant increases and vibration occurs. The amplitude of becomes smaller and the frequency band is expanded.
なお、実際には電気機械フィルタは、基板上に絶縁層（図示せず）を介して形成された入力電極および検出電極に、ギャップを有して形成された２つの共振器を配置するとともに、これら共振器の結合部に、前記結合部の軸に対して対称となるようにギャップを有して制御電極を配置し、前記制御電極に直流電圧を印加することで前記結合部のばね定数を均一に変化させるように構成される。この直流電圧の大きさを変化させることで、ばね定数は所望の値に変化する。 In practice, the electromechanical filter includes two resonators formed with a gap on the input electrode and the detection electrode formed on the substrate via an insulating layer (not shown), A control electrode is arranged at a coupling portion of these resonators so as to be symmetric with respect to the axis of the coupling portion, and a DC voltage is applied to the control electrode to thereby set a spring constant of the coupling portion. It is configured to change uniformly. By changing the magnitude of the DC voltage, the spring constant changes to a desired value.
なお、振動子の一方は、入力信号に対して共振可能であり、振動子の一方に結合部を介して接続された振動子の他方と所定の間隔を隔てて配設された検出電極を備え、前記振動子の他方と前記検出電極との間の静電容量の変化を検出することにより、電気信号として出力するように構成されて、電気機械フィルタを構成する。 Note that one of the vibrators is capable of resonating with an input signal, and includes a detection electrode disposed at a predetermined interval from the other of the vibrators connected to one of the vibrators via a coupling portion. By detecting a change in electrostatic capacitance between the other of the vibrators and the detection electrode, it is configured to output as an electric signal, thereby constituting an electromechanical filter.
(実施の形態２)
次に実施の形態２について説明する。実施の形態２は実施の形態１とは共振器の振動モードは同様に弾性波振動であるが結合部の振動モードが異なるもので、図３（a）は電気機械フィルタがたわみ振動モードで共振する結合部２２の断面図を表す。図３（ｂ）はフィルタに制御電極２１、２２を付加した場合の断面図を示し、たわみ振動の振幅を対称に増幅することになる。図４は本実施の形態の電気機械フィルタを示す図である。ここで図３（ａ）は、結合部の振動方向を示し、共振器が弾性波振動モードで共振し、結合部がたわみ振動モードで振動する場合において、図３（ｂ）に示すように、結合部の振動方向に対して平行で、結合部の軸に対して対称となるような静電力を前記結合部に印加する制御部を具備したことを特徴とするものであるが、ここでは結合部を２２として示している。この結合部は、２つの振動子１４，１５と同一面上に形成され、振動子１４，１５および前記結合部２２の形成面に対して対称に配置された一対の制御電極２０，２１で前記結合部２２をはさむように形成されている。図３（a）は、制御部を持たない場合に、共振器が弾性波振動モードで振動し、結合部２２がたわみ振動モードで共振する状態を示す。
ここでは、当該振動子の振動面に対して対称な静電力を印加する一対の制御電極２０，２１と可変電圧供給素子２４を備えた制御部を具備したことを特徴とする。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that the vibration mode of the resonator is elastic wave vibration, but the vibration mode of the coupling portion is different. FIG. 3 (a) shows that the electromechanical filter resonates in the flexural vibration mode. Sectional drawing of the coupling |
Here, a control unit including a pair of
すなわち、このフィルタは、その結合部２２が、２つの振動子１４，１５と同一面上に形成され、振動子１４，１５および前記結合部２２の形成面に対して対称に配置された一対の制御電極２０，２１で前記結合部２２をはさむように形成されている。そして制御電極２０、２１にそれぞれ同様の可変電圧供給素子２４から直流電圧を印加することで振動方向に対して平行に結合部に応力が掛かり、構造に歪みが生じる。この歪みを点線で示す。これにより結合部のヤング率は、初期値のヤング率に対して外部応力により増大したヤング率の合計でばね定数が決定し、上記式（３）からばね定数が大きくなる結果となる。ばね定数が大きくなることは上記式（４）からフィルタの周波数帯域を広くすることになる。
That is, in this filter, the
なお前記実施の形態１，２では、結合部の振動軸に対して対称に一対の電極を配し、両電極に等しい電圧を印加したが、電極の位置が若干ずれた場合に印加電圧を調整することで、結合部の振動軸に対して対称な静電力を印加することができる。
すなわち、これら1対の制御電極は、結合部の静止位置における軸に対して対称となるように形成するのが望ましいが、スペース上の制約などの理由により、制御電極と結合部の軸との距離すなわち、静止位置における制御電極と結合部とのギャップが等しくない場合は、各制御電極に印加する電圧に差をつけ、結合部の振動方向に垂直な静電力が等しくなるように調整することで、対称位置に配されたのと同様の効果を奏功し得るようにすることが可能となる。
In the first and second embodiments, a pair of electrodes are arranged symmetrically with respect to the vibration axis of the coupling portion, and the same voltage is applied to both electrodes. However, the applied voltage is adjusted when the positions of the electrodes are slightly shifted. By doing so, an electrostatic force symmetrical to the vibration axis of the coupling portion can be applied.
That is, it is desirable that the pair of control electrodes be formed so as to be symmetric with respect to the axis at the stationary position of the coupling portion. However, due to space constraints, the control electrode and the coupling portion axis are When the distance, that is, the gap between the control electrode and the coupling portion at the stationary position is not equal, the voltage applied to each control electrode is differentiated and the electrostatic force perpendicular to the vibration direction of the coupling portion is adjusted to be equal. Thus, it is possible to achieve the same effect as that provided at the symmetrical position.
(実施の形態３)
次に実施の形態３について説明する。
前記実施の形態１，２では結合部に静電力を印加する例について説明したが、本実施の形態では、振動子１４、１５に対して振動軸に対して対称な静電力を印加するようにしたことを特徴とする。図５（a）は電気機械フィルタの振動子１４、１５が弾性波振動モードで共振する状態の上面図を表す。図５（ｂ）は振動子１４に振動子制御電極３０、３１を付加した場合の上面図を示し、弾性波振動モードの振動方向に垂直方向に静電力を印加し、振幅を対称に抑制することになる。図６は本実施の形態の電気機械フィルタを示す図である。ここで図５（ａ）は、振動子の初期の振動方向を示し、共振器が弾性波振動モードで共振し、結合部が縦振動モードで振動する場合において、図５（ｂ）に示すように、振動子に印加する制御部を具備したことにより振動方向に対して垂直に応力が発生し、構造に歪み（斜線）がもたらせることを特徴とするものである。図５（a）は、制御部を持たない場合に、共振器が弾性波振動モードで振動し、振動子１４，１５が弾性振動モードで共振する状態を示す。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment will be described.
In the first and second embodiments, the example in which the electrostatic force is applied to the coupling portion has been described. However, in this embodiment, the electrostatic force symmetrical to the vibration axis is applied to the
ここでは、当該振動子１４の振動面に対して対称な静電力を印加する一対の制御電極３０，３１と可変電圧供給素子１３を備えた制御部を具備したことを特徴とする。一方振動子１４に結合部１２を介して連結された振動子１５についても振動子１４と同様に、振動子１５の振動面に対して対称な静電力を印加する一対の制御電極３２，３３と可変電圧供給素子１３を備えた制御部を具備している。
Here, a control unit including a pair of
すなわち、このフィルタは、その結合部１２が、２つの振動子１４，１５と同一面上に形成され、振動子１４および１５に対して対称に配置された一対の制御電極３０，３１および制御電極３２，３３でそれぞれ振動子１４および１５をはさむように形成されている。そして制御電極３０、３１および制御電極３２、３３にそれぞれ同一の可変電圧供給素子１３から直流電圧を印加することで振動方向に対して垂直な静電力が印加され振動振幅が小さくなることになる。
これにより振動子の振動方向に垂直な力を与えるため、ばね定数が大きくなるため振動の振幅は小さくなり、上記式（１）乃至（４）から周波数帯域を大きくすることになる。
That is, in this filter, the
As a result, a force perpendicular to the vibration direction of the vibrator is applied, the spring constant is increased, the vibration amplitude is reduced, and the frequency band is increased from the above equations (1) to (4).
なお、前記実施の形態３では、２つの振動子１４，１５に対してそれぞれ対称な制御電極を１対ずつ設け、互いに等しい静電力を印加するようにしたが、一方の振動子に対してのみ静電力を印加してもよいし、互いに異なる静電力を印加してもよい。これにより、中心周波数を変化させることができる。
In the third embodiment, a pair of symmetrical control electrodes is provided for each of the two
また、振動子１４，１５だけでなく結合部にも振動方向に対して対称となるような静電力を付与するようにしてもよい。またこれらの静電力は振動子と結合部とで一括して付与するようにしてもよいし、独立して制御するようにしてもよい。
Moreover, you may make it provide the electrostatic force which becomes symmetrical with respect to a vibration direction not only to the vibrator |
（実施の形態４)
図７は本発明の実施の形態４を示す電気機械フィルタを示す概略の斜視図である。
図７は２つの電気機械共振器を結合部５４で連結した電気機械フィルタを表し、振動子５０、５２、入力電極６０、出力電極６１と制御電極６２、６３、６４、６５で構成される。制御電極６２と６３に電圧を印加すると振動子５０，５２の振動に歪みが生じる。その結果、振動子のばね定数が可変してフィルタシステムの中心周波数、foを調整することが可能となる。又、制御電極６４、６５に電圧を印加すると結合部５４のばね定数、kcoupleが変化してフィルタシステムの周波数帯域、BWを調整することが可能となる（式（１）から（４）参照）。
このとき、制御電極６２と６３に電圧を印加すると、振動子５０，５２の振動に歪みが生じる一方、制御電極６４、６５に電圧を印加すると結合部５４のばね定数kcoupleが変化するが、これらの制御電圧を調整し、振動子および結合部が対称な振動をするように制御する。
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an electromechanical filter according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 7 shows an electromechanical filter in which two electromechanical resonators are connected by a
At this time, when a voltage is applied to the
なお、この電気機械フィルタは、振動子５０は、入力信号に対して共振可能であり、振動子５０に結合部５４を介して接続された振動子５２と所定の間隔を隔てて配設された検出電極としての出力電極６１を備えており、前記振動子５２と出力電極６１との間の静電容量の変化を検出することにより、電気信号として出力するように構成されている。
なお、ここで示す電気機械フィルタの振動モードは例として振動子が弾性波振動モード、結合部が縦振動モードの構成を有する。
In this electromechanical filter, the
As an example, the vibration mode of the electromechanical filter shown here has a configuration in which the vibrator is in an elastic wave vibration mode and the coupling portion is in a longitudinal vibration mode.
本発明にかかる電気機械フィルタは、振動子の機械振動に影響なく周波数特性の制御を可能とし、小型化、高性能な電気機械共振器、及びフィルタに応用可能である。 The electromechanical filter according to the present invention can control the frequency characteristics without affecting the mechanical vibration of the vibrator, and can be applied to a miniaturized, high-performance electromechanical resonator and filter.
１２、２２、３２ 結合部
１４，１５、５０、５２ 振動子
５１，５３ 支持部
５４ 結合部
６０ 入力電極
６１ 出力電極
６２，６３、６４、６５ 制御電極
12, 22, 32
Claims (10)
当該結合部の振動方向に対して対称な静電力を印加する制御部を具備した電気機械フィルタ。 An electromechanical filter in which vibrators constituting at least two resonators are connected via a coupling portion,
An electromechanical filter including a control unit that applies a symmetrical electrostatic force with respect to a vibration direction of the coupling unit.
前記制御部は、前記振動方向に対して垂直な静電力を前記結合部に印加する電気機械フィルタ。 The electromechanical filter according to claim 1,
The control unit is an electromechanical filter that applies an electrostatic force perpendicular to the vibration direction to the coupling unit.
前記制御部は、前記振動方向に対して平行な静電力を前記結合部に印加する電気機械フィルタ。 The electromechanical filter according to claim 1,
The control unit is an electromechanical filter that applies an electrostatic force parallel to the vibration direction to the coupling unit.
前記結合部は、前記２つの振動子と同一面上に形成され、
前記制御部は、前記結合部をはさむように、前記結合部に対して対称に配置された一対の制御電極と、前記制御電極に電圧を印加する可変電圧供給素子とで形成された電気機械フィルタ。 The electromechanical filter according to any one of claims 1 to 3,
The coupling portion is formed on the same plane as the two vibrators,
The control unit includes an electromechanical filter formed by a pair of control electrodes arranged symmetrically with respect to the coupling unit so as to sandwich the coupling unit, and a variable voltage supply element that applies a voltage to the control electrode. .
前記振動子の一方は、入力信号に対して共振可能であり、前記振動子の一方に結合部を介して接続された前記振動子の他方と所定の間隔を隔てて配設された検出電極とを備え、前記振動子の他方と前記検出電極との間の静電容量の変化を検出することにより、電気信号として出力するように構成され、
前記制御部は、前記制御電極に直流電圧を印加することで前記結合部のばね定数を均一に変化させるように可変電圧供給素子で制御するように構成された電気機械フィルタ。 The electromechanical filter according to claim 4,
One of the vibrators can resonate with an input signal, and a detection electrode disposed at a predetermined interval from the other of the vibrators connected to one of the vibrators via a coupling portion. And detecting a change in electrostatic capacitance between the other of the vibrator and the detection electrode, and configured to output as an electric signal.
The electromechanical filter configured to control the control unit with a variable voltage supply element so as to uniformly change a spring constant of the coupling unit by applying a DC voltage to the control electrode.
当該振動子の振動方向に対して対称な静電力を印加する制御部を具備した電気機械フィルタ。 An electromechanical filter in which vibrators constituting at least two resonators are connected via a coupling portion,
An electromechanical filter provided with a control unit that applies a symmetrical electrostatic force with respect to the vibration direction of the vibrator.
前記振動方向に対して垂直な力を前記振動子に印加する制御部を具備した電気機械フィルタ。 The electromechanical filter according to claim 6,
An electromechanical filter including a control unit that applies a force perpendicular to the vibration direction to the vibrator.
前記結合部は、前記２つの振動子と同一面上に形成され、
前記振動子および前記結合部の形成面に対して対称に配置された一対の制御電極で前記振動子をはさむように形成された電気機械フィルタ。 The electromechanical filter according to claim 6 or 7,
The coupling portion is formed on the same plane as the two vibrators,
An electromechanical filter formed such that the vibrator is sandwiched between a pair of control electrodes arranged symmetrically with respect to the formation surface of the vibrator and the coupling portion.
前記結合部は、互いに平行となるように配置された前記２つの振動子の端部で前記振動子に対してほぼ直交するように配置され、前記振動子をその両端に配設された一対の制御電極ではさむように形成された電気機械フィルタ。 The electromechanical filter according to claim 6 or 7,
The coupling portion is disposed at an end portion of the two vibrators arranged so as to be parallel to each other so as to be substantially orthogonal to the vibrator, and the pair of vibrators disposed at both ends thereof. An electromechanical filter formed so as to be sandwiched between control electrodes.
前記振動子の一方は、入力信号に対して共振可能であり、前記振動子の一方に結合部を介して接続された前記振動子の他方と所定の間隔を隔てて配設された検出電極とを備え、前記振動子の他方と前記検出電極との間の静電容量の変化を検出することにより、電気信号として出力するように構成され、
前記制御部は、前記制御電極に直流電圧を印加することで前記振動子の少なくとも一方のばね定数を均一に変化させるように可変電圧供給素子で制御するように構成された電気機械フィルタ。 An electromechanical filter according to claim 9,
One of the vibrators can resonate with an input signal, and a detection electrode disposed at a predetermined interval from the other of the vibrators connected to one of the vibrators via a coupling portion. And detecting a change in electrostatic capacitance between the other of the vibrator and the detection electrode, and configured to output as an electric signal.
The electromechanical filter configured to control the control unit with a variable voltage supply element so as to uniformly change at least one spring constant of the vibrator by applying a DC voltage to the control electrode.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2007291010A JP2009118331A (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Electric machine filter |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009118331A true JP2009118331A (en) | 2009-05-28 |
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| JP (1) | JP2009118331A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010143363A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-16 | パナソニック株式会社 | Resonator and oscillator using same |
| EP2506430A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-03 | Nxp B.V. | Resonator and method of controlling the same |
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