JPH0870232A - 弾性表面波素子及び発振器 - Google Patents

弾性表面波素子及び発振器

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JPH0870232A
JPH0870232A JP20264894A JP20264894A JPH0870232A JP H0870232 A JPH0870232 A JP H0870232A JP 20264894 A JP20264894 A JP 20264894A JP 20264894 A JP20264894 A JP 20264894A JP H0870232 A JPH0870232 A JP H0870232A
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JP
Japan
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resonators
pair
acoustic wave
surface acoustic
oscillation
Prior art date
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Pending
Application number
JP20264894A
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English (en)
Inventor
Nobunari Araki
信成 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い周波数安定度かつ低コストになる発振器
を得る。 【構成】 1つの圧電性基板11の表面に互いに異なる
共振周波数を持つパターンにした一対の共振子電極1
2、13A、13Bと14、15A、15Bを設け、両
共振子の電極は互いに異なる温度−共振周波数特性にな
る膜厚にした弾性表面波素子とし、両共振子をそれぞれ
一対の発振回路の共振子として異なる発振周波数の出力
を得、両発振回路の発振周波数差を発振出力として得る
ことで温度補償した発振出力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波素子及びこ
れを共振子とする発振器に係り、特に温度補償した発振
を得るための弾性表面波素子及び発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波素子は、圧電基板上にアルミ
ニウム等の電極材料によりすだれ状電極を形成し、この
すだれ状電極を信号源で励起し、電気機械結合により基
板上に弾性表面波を発生させ、この励振された弾性表面
波を利用して共振子やフィルタ、センサ等の信号処理素
子を得ることができる。
【0003】弾性表面波素子を用いた発振器は、共振動
作を利用して従来の水晶発振器と同様な発振回路を構成
するものと、弾性表面波遅延線フィルタを利用するもの
がある。
【0004】従来の発振器の温度補償について説明す
る。従来、水晶発振器で用いられる水晶振動子(例え
ば、AT−カット水晶)は、図3に示すような周波数−
温度特性を持っている。この振動子を用いて水晶発振器
を構成した場合、その発振周波数の温度特性は同図と同
様に大きな温度変動を起こす。
【0005】しかし、近年の移動通信システムなどにお
いては、より高い周波数安定度が要求され、そのために
感温素子としてサーミスタを用いた温度補償型水晶発振
器が使用され、使用温度範囲で周波数変動が±2.5p
pmという特性を得ている。
【0006】弾性表面波素子を用いた発振器にも水晶発
振器と同様の温度補償型に構成することで、温度−周波
数特性を向上させることが考えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の温度補償型水晶
発振器は、水晶振動子の温度特性を補償するが、その安
定度には限界がある。また、サーミスタ等の部品を必要
とし、コストの点でも問題がある。
【0008】最近では、周波数変動が±2ppmという
特性のディジタル型の温度補償型水晶発振器があるが、
この発振器構成にはA/D変換器とD/A変換器、さら
にはメモリを必要とし、コストの問題が残る。
【0009】本発明の目的は、高い周波数安定度かつ低
コストになる発振器を得るための弾性表面波素子を提供
することにある。
【0010】本発明の他の目的は、弾性表面波素子を共
振子とし、高い周波数安定度かつ低コストになる発振器
を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、1つの圧電性基板の表面に互いに異なる
共振周波数を持つ電極パターンにした一対の共振子を設
けかつ該一対の共振子の電極は互いに異なる温度−共振
周波数特性になる膜厚にした構造を特徴とする。
【0012】また、本発明は、1つの圧電性基板の表面
に互いに異なる共振周波数を持つ電極パターンにした一
対の共振子を設けかつ該一対の共振子の電極は互いに異
なる温度−共振周波数特性になる膜厚にした構造の弾性
表面波素子と、前記弾性表面波素子の一対の共振子をそ
れぞれ共振子として互いに異なる周波数の発振を得る一
対の発振回路と、前記一対の発振回路の発振周波数差を
発振出力として得る発振出力回路とを備えたことを特徴
とする。
【0013】また、本発明は、互いに異なる温度特性を
持つ一対の圧電性基板の表面に互いに異なる共振周波数
を持つ電極パターンにした共振子をそれぞれ設けた一対
の弾性表面波素子と、前記一対の弾性表面波素子をそれ
ぞれ共振子として互いに異なる周波数の発振を得る一対
の発振回路と、前記一対の発振回路の発振周波数差を発
振出力として得る発振出力回路とを備えたことを特徴と
する。
【0014】
【作用】発振器の構成法として、図4に示すように、互
いに異なる発振周波数f1,f2を持つ2つの発振回路
1、2を用い、両発振回路1、2の発振周波数の差f1
−f2を発振出力回路3の出力周波数f3とする発振器が
ある。
【0015】この場合、発振回路1、2で用いる2つの
振動子はそれぞれ固有の温度−周波数特性を持ち、出力
される発振周波数f3はそのときの温度における周波数
の差となる。この周波数の差について、具体的な数値を
使って以下に説明する。
【0016】0℃において周波数差12.6MHZ(f1
=100MHZ,f2=112.6MHZ)の発振器を構
成したとする。この発振器に用いた振動子(これは水晶
振動子でも良いし、弾性表面波共振子でも良い)の温度
特性は、理解を容易にするため、温度に対して直線的に
変化する−20ppm/℃とする。
【0017】このように、温度係数が同じで異なる発振
周波数の発振回路を組み合わせて発振器を構成し、−3
0℃〜80℃で使用したとき、下記表に示すように、1
60ppmもの周波数変動を生じる。
【0018】
【表1】
【0019】ここで、両発振器の温度特性が互いに異な
るものを用いた場合、例えば、上記の例では112.6
MHZの発振器の温度特性を−17.75ppm/℃のも
のとする。この場合の周波数変動は、下記表に示すよう
に、最大で0.9ppm/℃となり、非常に良好な値が
得られる。
【0020】
【表2】
【0021】したがって、温度特性が互いに異なる振動
子を2つ用い、その周波数差をとる発振器を構成する
と、良好な温度−周波数特性が得られることがわかる。
しかし、2種類の温度特性をもつ発振回路又は共振子を
得るのに、従来の回路では必要とする回路素子が多くな
って高価な発振器になる。
【0022】本発明では、2種類の温度特性を得るため
の弾性表面波素子及びこれを用いた発振器を以下の構成
とする。
【0023】請求項1の弾性表面波素子は、1つの圧電
性基板面に互いに異なる共振周波数及び膜厚になる一対
の電極を設けて一対の共振子を構成する。これにより、
一対の共振子は温度変動による共振周波数の変化を互い
に補償する温度−共振周波数特性を得る。
【0024】請求項2の発振器は、請求項1記載の弾性
表面波素子を一対の共振子とする一対の発振回路を設け
ることにより互いに異なる周波数かつ温度変動に対して
互いに補償した周波数変化になる発振出力を得、両発振
周波数の差には温度による周波数変動を少なくした出力
を得る。
【0025】請求項3の発振器は、互いに異なる温度特
性の圧電性基板を用いて互いに異なる共振周波数を持つ
一対の弾性表面波素子を設け、両弾性表面波素子をそれ
ぞれ一対の発振回路の共振子とすることにより互いに異
なる周波数かつ温度変動に対して互いに補償した周波数
変化になる発振出力を得、両発振周波数の差には温度に
よる周波数変動を少なくした出力を得る。
【0026】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す弾性表面波
素子の斜視図である。同図は共振子構造の場合を示し、
圧電性基板11の表面に一対の共振子が構成される。
【0027】第1の共振子は、基板中央部のすだれ状電
極12とその両側に反射電極13A,13Bを有して形
成される。同様に、第2の共振子は、すだれ状電極14
とその両側に反射電極15A,15Bを有して形成され
る。
【0028】両共振子は、互いに異なる共振周波数を持
つパターン構成、すなわちすだれ状電極等の電極指の間
隔(ピッチ)等が異なるものにされる。
【0029】また、両共振子は、互いに異なる温度−共
振周波数特性を持つ膜厚にされる。すなわち、弾性表面
波共振子の温度特性は、基板自体の温度特性及び電極膜
の温度特性が合わさったものになり、同じ基板11面に
設けられる電極12と14等の膜厚を互いに異なるもの
とすることで、互いに異なる温度−周波数特性を持たせ
ることができる。なお、電極の膜厚調整は、両共振子を
同じ膜厚に形成し、その後に一方をエッチング等で薄く
することで実現される。
【0030】本実施例によれば、弾性表面波素子は、互
いに異なる共振周波数及び温度−共振周波数特性を持つ
1つの素子として構成され、素子自体が2種類の温度特
性を持つ共振子を構成できる。
【0031】しかも、同一の基板に形成されることか
ら、両共振子の温度差をほぼ同じにすることができ、温
度変動による周波数変化の度合いを常に同じにすること
ができる。これにより、使用温度範囲によって両共振子
の周波数変化量に差が発生するのを少なくすることがで
きる。
【0032】上記構成の弾性表面波素子は、両共振子を
図4の発振回路1、2のそれぞれの共振子とする発振器
に用いて温度補償した発振出力を得ることができる。
【0033】例えば、第1の共振子及び第2の共振子の
周波数及び温度係数が前記表2で示す値になる構成とす
ることにより、従来の温度補償型水晶発振器やディジタ
ル形のものと同等、又はそれ以上の安定度を持つ発振器
を構成できる。
【0034】しかも、従来の構成に必要とするサーミス
タやディジタル回路素子を不要にした低コストの発振器
を構成できる。
【0035】図2は、本発明の他の実施例を示す。同図
の(a)、(b)に示す2つの共振子は、互いに異なる
温度特性を持つ一対の圧電性基板16、17に形成され
る。両共振子は、基板16、17面に互いに異なる共振
周波数を持つ共振子パターン構成にしたすだれ状電極1
8、19と、その両側に設けた反射電極20A,20
B,21A,21Bで構成される。
【0036】圧電性基板16、17は、その温度特性が
異なるものを得るには、基板の種類、カット角、弾性表
面波の伝搬方向などが異なるものにして実現される。
【0037】本実施例の両弾性表面波共振子は、前記の
実施例と同様に、両共振子を図4の発振回路1、2のそ
れぞれの共振子とする発振器に適用して同等の作用効果
を得ることができる。
【0038】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、1つの
圧電性基板に互いに異なる共振周波数及び膜厚になる一
対の電極を設けて一対の共振子を構成した弾性表面波素
子とするため、温度補償のための感温素子等を不要にし
た低コストにしながら、温度補償するための2種類の温
度特性を得ることができる。
【0039】また、この弾性表面波素子を一対の発振回
路の共振子とすることにより互いに異なる周波数かつ温
度変動に対して互いに補償した周波数変化になる発振出
力を得、両発振周波数の差には温度による周波数変動を
少なくした出力を得ることができ、従来の温度補償のた
めの回路素子を不要にした低コストで、しかも従来と同
等以上の安定した発振周波数になる発振器を得ることが
できる。
【0040】また、本発明は、互いに異なる温度特性の
圧電性基板を用いて互いに異なる共振周波数を持つ一対
の弾性表面波素子を設け、両弾性表面波素子をそれぞれ
一対の発振回路の共振子とすることにより低コストで従
来と同等以上の安定した発振周波数になる発振器を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す弾性表面波素子の斜視
図。
【図2】他の実施例の斜視図。
【図3】水晶振動子の温度−周波数特性例。
【図4】周波数差を出力する発振器の構成図。
【符号の説明】
11、16、17…圧電性基板 12、14、18、19…すだれ状電極 13A、13B、20A、20B…反射電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの圧電性基板の表面に互いに異なる
    共振周波数を持つ電極パターンにした一対の共振子を設
    けかつ該一対の共振子の電極は互いに異なる温度−共振
    周波数特性になる膜厚にした構造を特徴とする弾性表面
    波素子。
  2. 【請求項2】 1つの圧電性基板の表面に互いに異なる
    共振周波数を持つ電極パターンにした一対の共振子を設
    けかつ該一対の共振子の電極は互いに異なる温度−共振
    周波数特性になる膜厚にした構造の弾性表面波素子と、
    前記弾性表面波素子の一対の共振子をそれぞれ共振子と
    して互いに異なる周波数の発振を得る一対の発振回路
    と、前記一対の発振回路の発振周波数差を発振出力とし
    て得る発振出力回路とを備えたことを特徴とする発振
    器。
  3. 【請求項3】 互いに異なる温度特性を持つ一対の圧電
    性基板の表面に互いに異なる共振周波数を持つ電極パタ
    ーンにした共振子をそれぞれ設けた一対の弾性表面波素
    子と、前記一対の弾性表面波素子をそれぞれ共振子とし
    て互いに異なる周波数の発振を得る一対の発振回路と、
    前記一対の発振回路の発振周波数差を発振出力として得
    る発振出力回路とを備えたことを特徴とする発振器。
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