JP3322413B2 - 表面波共振器 - Google Patents
表面波共振器Info
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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
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電材料から成る基
板と、一つの基板面上に設けられた二つの反射器と、こ
れらの反射器の間に設けられた入力変換器及び出力変換
器すなわちいわゆる交差指形変換器とを備える表面波共
振器に関する。
板と、一つの基板面上に設けられた二つの反射器と、こ
れらの反射器の間に設けられた入力変換器及び出力変換
器すなわちいわゆる交差指形変換器とを備える表面波共
振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の共振器の基板材料としてはニオ
ブ酸リチウム、タンタル酸リチウムが適しており、また
材料の温度安定性を考慮すれば特に水晶が適している。
結晶断面及び基板上の波の伝播方向に応じてレイリー波
又は表面剪断波が用いられる。
ブ酸リチウム、タンタル酸リチウムが適しており、また
材料の温度安定性を考慮すれば特に水晶が適している。
結晶断面及び基板上の波の伝播方向に応じてレイリー波
又は表面剪断波が用いられる。
【０００３】変換器はいわゆる交差指形変換器であり交
互に配置された金属の指状電極から成り、これらの指状
電極はそれぞれ異なる極性の集電電極又は母線に接続さ
れ、表面波の一部を反射するような例えば分散形の変換
器の構造が場合によっては有利であるが、変換器は通常
発振器の共振周波数付近の領域において表面波を僅かし
か反射しないように構成される。
互に配置された金属の指状電極から成り、これらの指状
電極はそれぞれ異なる極性の集電電極又は母線に接続さ
れ、表面波の一部を反射するような例えば分散形の変換
器の構造が場合によっては有利であるが、変換器は通常
発振器の共振周波数付近の領域において表面波を僅かし
か反射しないように構成される。
【０００４】表面波共振器の反射器は通常、表面波の伝
播方向に見て表面波に対し垂直に向けられ相互に平行に
かつ等しい間隔を置いて配置された帯状の金属の個々の
要素から成り、場合によっては相応に基板から切り出さ
れた溝から成る（例えばマチュース（Herbert Matthew
s）の著書「表面波フィルタ（Surface Wave Filter
s）」ジョン ウィリー社発行、ニューヨーク、ロンド
ン、シドニー、トロント、１９７７年、第４１２〜４４
０ページ参照）。外側の両反射器Ｒ５又はＲ６（例えば
図２に示された表面波共振器１参照）は実際上この反射
器に打ち当たるすべての表面波エネルギーを反射し、こ
のことは高いＱを得るために重要であるが、補助的に中
央のすなわち両変換器ＩＤＷ５とＩＤＷ６との間に配置
された反射器が設けられる場合には、この反射器はこれ
に当たる表面波エネルギーを一部透過する。
播方向に見て表面波に対し垂直に向けられ相互に平行に
かつ等しい間隔を置いて配置された帯状の金属の個々の
要素から成り、場合によっては相応に基板から切り出さ
れた溝から成る（例えばマチュース（Herbert Matthew
s）の著書「表面波フィルタ（Surface Wave Filter
s）」ジョン ウィリー社発行、ニューヨーク、ロンド
ン、シドニー、トロント、１９７７年、第４１２〜４４
０ページ参照）。外側の両反射器Ｒ５又はＲ６（例えば
図２に示された表面波共振器１参照）は実際上この反射
器に打ち当たるすべての表面波エネルギーを反射し、こ
のことは高いＱを得るために重要であるが、補助的に中
央のすなわち両変換器ＩＤＷ５とＩＤＷ６との間に配置
された反射器が設けられる場合には、この反射器はこれ
に当たる表面波エネルギーを一部透過する。
【０００５】例えば入力インダクタンス及び入力抵抗の
ような寄生要素を考慮しながら変換器及び反射器の部分
パターンの寸法を適当に選択することにより、例えば図
５に示すような伝達関数を得ることができ、図５には例
えば図２に示す単極共振器の振幅及び位相が描かれてい
る。
ような寄生要素を考慮しながら変換器及び反射器の部分
パターンの寸法を適当に選択することにより、例えば図
５に示すような伝達関数を得ることができ、図５には例
えば図２に示す単極共振器の振幅及び位相が描かれてい
る。
【０００６】良好な特性と僅かな費用とに基づき単極表
面波共振器１（図１及び図２参照）を発振器の振動周波
数の安定化のために用いる発振器において、信号出力は
従来別個の回路部品４で行われている。信号出力のこの
作用を受け持つことができる複数の回路変形例が存在す
る。これらの回路は種々の長所及び短所を有する。例え
ば有効信号の第２高調波のような発振器信号中に存在す
るノイズ成分をほとんど抑制しないことがこれらの回路
に共通している。それゆえにしばしば出力回路４に後置
接続されたフィルタ要素５により出力信号を事後にろ過
することが必要である。
面波共振器１（図１及び図２参照）を発振器の振動周波
数の安定化のために用いる発振器において、信号出力は
従来別個の回路部品４で行われている。信号出力のこの
作用を受け持つことができる複数の回路変形例が存在す
る。これらの回路は種々の長所及び短所を有する。例え
ば有効信号の第２高調波のような発振器信号中に存在す
るノイズ成分をほとんど抑制しないことがこれらの回路
に共通している。それゆえにしばしば出力回路４に後置
接続されたフィルタ要素５により出力信号を事後にろ過
することが必要である。
【０００７】発振器のためにしばしば用いられ図１にブ
ロック線図で示されたピアス回路の場合には、更に図２
に詳細に示された単極表面波共振器が増幅器３のフィー
ドバック回路中に設けられる。位相調節器２が発信のた
めの位相条件（合計位相は２πの整数倍でなければなら
ない）を共振器中心周波数において保証するために用い
られる。図示のピアス回路は３００ＭＨｚ以上のＵＨＦ
領域で特に有利であることが判明している。
ロック線図で示されたピアス回路の場合には、更に図２
に詳細に示された単極表面波共振器が増幅器３のフィー
ドバック回路中に設けられる。位相調節器２が発信のた
めの位相条件（合計位相は２πの整数倍でなければなら
ない）を共振器中心周波数において保証するために用い
られる。図示のピアス回路は３００ＭＨｚ以上のＵＨＦ
領域で特に有利であることが判明している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、特
に簡単かつ優れた方法で発振器の振動周波数の安定化及
び発振器からの信号出力の問題を解決し、その際同時に
出力信号中のノイズ信号成分を低減するような表面波共
振器を提供することにある。
に簡単かつ優れた方法で発振器の振動周波数の安定化及
び発振器からの信号出力の問題を解決し、その際同時に
出力信号中のノイズ信号成分を低減するような表面波共
振器を提供することにある。
【０００９】更に表面波共振器を別の用途のためにも、
例えば電力分配器として及び逆に表面波共振器の別個の
入力変換器に供給される信号のための加算要素として適
するようにしようとするものである。
例えば電力分配器として及び逆に表面波共振器の別個の
入力変換器に供給される信号のための加算要素として適
するようにしようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき前記の種類の表面波共振器において、反射器の間に
補助の変換器を配置することにより、表面波共振器が三
つのポートを備える表面波共振器となるように拡張され
ることにより解決される。
づき前記の種類の表面波共振器において、反射器の間に
補助の変換器を配置することにより、表面波共振器が三
つのポートを備える表面波共振器となるように拡張され
ることにより解決される。
【００１１】
【作用効果】３ポート表面波共振器フィルタと呼ばれる
この共振器は、これを発振器に使用する際に図１に示す
発振器回路において別個の要素に従属する機能、すなわ
ち周波数安定化、信号出力、信号ろ過及び位相調節を唯
一のデバイス中に統合し、このことはデバイスの製造を
非常に容易にするので、このデバイスを表面波フィルタ
のための通常の製造方法により製造することができる。
この共振器は、これを発振器に使用する際に図１に示す
発振器回路において別個の要素に従属する機能、すなわ
ち周波数安定化、信号出力、信号ろ過及び位相調節を唯
一のデバイス中に統合し、このことはデバイスの製造を
非常に容易にするので、このデバイスを表面波フィルタ
のための通常の製造方法により製造することができる。
【００１２】この発明に基づく表面波共振器の両反射器
の間には変換器の間に配置された少なくとも一つの別の
反射器を設けることができ、この反射器はこれに当たる
表面波エネルギーを一部しか反射しない。その際外側の
両反射器に隣接しほぼ反射の無い変換器領域がほぼ同じ
大きさに選ばれているのが有利である。
の間には変換器の間に配置された少なくとも一つの別の
反射器を設けることができ、この反射器はこれに当たる
表面波エネルギーを一部しか反射しない。その際外側の
両反射器に隣接しほぼ反射の無い変換器領域がほぼ同じ
大きさに選ばれているのが有利である。
【００１３】重みづけされた変換器を用いることもでき
るが、この発明は重みづけされていない交差指形変換器
すなわち異なる極性の指状電極の常に等しい重なりを有
する変換器を用いるので有利である。
るが、この発明は重みづけされていない交差指形変換器
すなわち異なる極性の指状電極の常に等しい重なりを有
する変換器を用いるので有利である。
【００１４】
【実施例】次にこの発明に基づく表面波共振器の一実施
例とこれを用いた発振器回路とを示す図面により、この
発明を詳細に説明する。
例とこれを用いた発振器回路とを示す図面により、この
発明を詳細に説明する。
【００１５】従来例としての図２に示す表面波共振器及
び図１に示す発振器は既に十分に説明したので、これ以
上の説明はほとんど不必要である。
び図１に示す発振器は既に十分に説明したので、これ以
上の説明はほとんど不必要である。
【００１６】図３は、この発明に基づく表面波共振器６
の一実施例を示し、この表面波共振器６は相応の入力端
Ｉ、II及びIII を備える三つの交差指形変換器ＩＤＷ
１、ＩＤＷ２、ＩＤＷ３及び極めて簡単な構造を持つ二
つの反射器Ｒ１、Ｒ３から成り、その際必要な場合には
更に別の反射器、例えば反射器Ｒ２をこれらの反射器の
間にかつ交差指形変換器の間に配置することができる。
の一実施例を示し、この表面波共振器６は相応の入力端
Ｉ、II及びIII を備える三つの交差指形変換器ＩＤＷ
１、ＩＤＷ２、ＩＤＷ３及び極めて簡単な構造を持つ二
つの反射器Ｒ１、Ｒ３から成り、その際必要な場合には
更に別の反射器、例えば反射器Ｒ２をこれらの反射器の
間にかつ交差指形変換器の間に配置することができる。
【００１７】例えば入力インダクタンス及び入力抵抗の
ような寄生要素を考慮しながら行わなければならない交
差指形変換器及び反射器の部分パターンの寸法を相応に
選択することにより、点Ｉから点II及びIII （図３参
照）への伝達関数に対して図４に示すような最適に結合
された二極表面波共振器の特性を達成することができ
る。図４には周波数に対する振幅及び位相の推移（曲線
ａ及び曲線ｂ参照）が記入されている。
ような寄生要素を考慮しながら行わなければならない交
差指形変換器及び反射器の部分パターンの寸法を相応に
選択することにより、点Ｉから点II及びIII （図３参
照）への伝達関数に対して図４に示すような最適に結合
された二極表面波共振器の特性を達成することができ
る。図４には周波数に対する振幅及び位相の推移（曲線
ａ及び曲線ｂ参照）が記入されている。
【００１８】その際変換器及び反射器の部分パターンの
寸法選択及び寄生要素の査定における最適結合からの僅
かな誤差は許容される。僅かな誤差は必ずしも表面波共
振器の作用を損なわない。
寸法選択及び寄生要素の査定における最適結合からの僅
かな誤差は許容される。僅かな誤差は必ずしも表面波共
振器の作用を損なわない。
【００１９】図３に示す表面波フィルタ６の伝達特性と
比較するために、図５は図２に示す単極表面波共振器の
伝達関数を示す。このために曲線ａ1 及びｂ1 により示
されるような周波数に対する振幅及び位相の推移を参照
されたい。
比較するために、図５は図２に示す単極表面波共振器の
伝達関数を示す。このために曲線ａ1 及びｂ1 により示
されるような周波数に対する振幅及び位相の推移を参照
されたい。
【００２０】比較した表面波共振器の間のこれらの伝達
関数から分かる重要な差異は、位相傾斜従ってＱが実際
上等しい場合に、二極表面波共振器の帯域幅が一層大き
いこと及び線形の位相応答の領域が一層大きいことであ
る。これにより発振器の目標振動周波数の場合に、位相
が振動条件を満たすために必要な値を有し、かつ減衰が
僅かしか最小値からずれていないように、伝達関数を設
計することが可能となる。それにより例えば図１に示す
発振器の場合に必要な位相調節器２の必要性が無くな
る。他方では線形の位相応答により、発振器周波数の変
調は必要な場合に電子式移相器により単極表面波共振器
の場合よりも良好に実現可能である。
関数から分かる重要な差異は、位相傾斜従ってＱが実際
上等しい場合に、二極表面波共振器の帯域幅が一層大き
いこと及び線形の位相応答の領域が一層大きいことであ
る。これにより発振器の目標振動周波数の場合に、位相
が振動条件を満たすために必要な値を有し、かつ減衰が
僅かしか最小値からずれていないように、伝達関数を設
計することが可能となる。それにより例えば図１に示す
発振器の場合に必要な位相調節器２の必要性が無くな
る。他方では線形の位相応答により、発振器周波数の変
調は必要な場合に電子式移相器により単極表面波共振器
の場合よりも良好に実現可能である。
【００２１】例えば図３に示す表面波共振器６を備える
発振器の図６に示すブロック線図の場合には、交差指形
変換器ＩＤＷ１の入力端Ｉを経て共振器に電力が増幅器
８から供給される。その際交差指形変換器ＩＤＷ２に発
生した信号が増幅器８のフィードバックに用いられ、そ
れにより発振器回路が閉じられる。信号出力は補助の変
換器ＩＤＷ３を経て行われる。その際出力信号は伝達関
数に応じて点ＩとIII との間でろ過される。それにより
補助的なろ過が多くの場合に不要である。通常できる限
り多くの電力を出力しようとし、このことは増幅器８の
入力端に発振の維持のために必要であるような量の電力
しか届かないように交差指形変換器ＩＤＷ２の寸法を選
択することを意味する。電力の大部分は相応の寸法選択
の場合に交差指形変換器ＩＤＷ３を経て発振器回路から
出力することができる。
発振器の図６に示すブロック線図の場合には、交差指形
変換器ＩＤＷ１の入力端Ｉを経て共振器に電力が増幅器
８から供給される。その際交差指形変換器ＩＤＷ２に発
生した信号が増幅器８のフィードバックに用いられ、そ
れにより発振器回路が閉じられる。信号出力は補助の変
換器ＩＤＷ３を経て行われる。その際出力信号は伝達関
数に応じて点ＩとIII との間でろ過される。それにより
補助的なろ過が多くの場合に不要である。通常できる限
り多くの電力を出力しようとし、このことは増幅器８の
入力端に発振の維持のために必要であるような量の電力
しか届かないように交差指形変換器ＩＤＷ２の寸法を選
択することを意味する。電力の大部分は相応の寸法選択
の場合に交差指形変換器ＩＤＷ３を経て発振器回路から
出力することができる。
【００２２】この発明に基づく表面波共振器の別の長所
は、後続の回路から発振器回路への反作用がこの種の信
号出力法により最小となることである。
は、後続の回路から発振器回路への反作用がこの種の信
号出力法により最小となることである。
【００２３】図７に示すように交差指形変換器ＩＤＷ３
がインピーダンス値を変更可能な終端インピーダンス１
０により閉じられていると、この回路により発振器の発
振周波数を相応に制御することができる。なぜならばそ
の際交差指形変換器ＩＤＷ３が発振器信号の出力のため
の要素として働かず、信号出力が回路部品４又は図示さ
れていない補助の交差指形変換器を経て行われるからで
ある。
がインピーダンス値を変更可能な終端インピーダンス１
０により閉じられていると、この回路により発振器の発
振周波数を相応に制御することができる。なぜならばそ
の際交差指形変換器ＩＤＷ３が発振器信号の出力のため
の要素として働かず、信号出力が回路部品４又は図示さ
れていない補助の交差指形変換器を経て行われるからで
ある。
【００２４】図３に示す表面波共振器は電力分配器とし
て又は信号のための加算要素として用いることができる
（図８参照）。
て又は信号のための加算要素として用いることができる
（図８参照）。
【００２５】電力分配器として用いる場合には例えば変
換器ＩＤＷ１が入力変換器としてまた残りの変換器ＩＤ
Ｗ２、ＩＤＷ３が出力変換器として扱われ、これら変換
器に分配される電力は、両出力変換器の相応の寸法選
択、例えば両出力変換器相互間の長さの調整により決定
される。
換器ＩＤＷ１が入力変換器としてまた残りの変換器ＩＤ
Ｗ２、ＩＤＷ３が出力変換器として扱われ、これら変換
器に分配される電力は、両出力変換器の相応の寸法選
択、例えば両出力変換器相互間の長さの調整により決定
される。
【００２６】表面波共振器６が信号の加算のために用い
られると、個々の信号が別個の変換器例えば変換器ＩＤ
Ｗ２、ＩＤＷ３へ供給され、別の変換器すなわち変換器
ＩＤＷ１を経て共振器から取り出される。
られると、個々の信号が別個の変換器例えば変換器ＩＤ
Ｗ２、ＩＤＷ３へ供給され、別の変換器すなわち変換器
ＩＤＷ１を経て共振器から取り出される。
【図１】ピアス回路による発振器の従来例のブロック線
図である。
図である。
【図２】図１に示す従来の表面波共振器の平面図であ
る。
る。
【図３】この発明に基づく表面波共振器の一実施例の平
面図である。
面図である。
【図４】図３に示す表面波共振器の伝達関数を示す線図
である。
である。
【図５】図２に示す表面波共振器の伝達関数を示す線図
である。
である。
【図６】図３に示す表面波共振器を用いた発振器の一実
施例のブロック線図である。
施例のブロック線図である。
【図７】図３に示す表面波共振器を用いた発振器の別の
実施例のブロック線図である。
実施例のブロック線図である。
【図８】図３に示す表面波共振器を電力分配器又は信号
加算要素として用いた場合の平面図である。
加算要素として用いた場合の平面図である。
６ 表面波共振器 ８ 増幅器 ＩＤＷ１、ＩＤＷ２、ＩＤＷ３ 変換器 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 反射器
フロントページの続き (72)発明者 ベルント フライシユマン ドイツ連邦共和国 8000 ミユンヘン 71 シユトツクドルフアー シユトラー セ 12 (56)参考文献 特開 平１−231417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−230419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−78222（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−74259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−74260（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/145 H03H 9/76
Claims (7)
- 【請求項１】 圧電材料から成る基板と、一つの基板面
上に設けられた二つの反射器（Ｒ１、Ｒ３）と、これら
の反射器の間に設けられた入力変換器及び出力変換器
（ＩＤＷ１，ＩＤＷ２）とを備え、前記反射器（Ｒ１、
Ｒ３）の間に補助の変換器（ＩＤＷ３）を配置すること
により、表面波共振器が三つのポートを備える表面波共
振器（６）となるように拡張された表面波共振器におい
て少なくとも二つの前記変換器（ＩＤＷ１、ＩＤＷ２）
の間にさらに、表面波を一部しか反射しない少なくとも
一つの反射器（Ｒ２）が配置され、前記出力変換器（Ｉ
ＤＷ２）が増幅器（８）を介して前記入力変換器（ＩＤ
Ｗ１）と接続され、前記補助の変換器（ＩＤＷ３）が周
波数安定化された信号を発振器から出力するために用い
られることを特徴とする表面波共振器。 - 【請求項２】 外側の両反射器（Ｒ１、Ｒ３）に隣接し
ほぼ反射の無い変換器領域がほぼ同じ大きさに選ばれて
いることを特徴とする請求項１記載の表面波共振器。 - 【請求項３】 変換器（ＩＤＷ１、ＩＤＷ２、ＩＤＷ
３）が重みづけされていない交差指形変換器であること
を特徴とする請求項１記載の表面波共振器。 - 【請求項４】 反射器（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の個々の要
素が等しい幅及び等しい相互間隔を有することを特徴と
する請求項１記載の表面波共振器。 - 【請求項５】 補助の発振器（ＩＤＷ３）が可変の終端
インピーダンスを持ち、該インピーダンスの変更により
発振周波数が制御されることを特徴とする請求項１ない
し５の一つに記載の表面波共振器。 - 【請求項６】 周波数安定化された信号を発振器から出
力するために第４の変換器が設けられることを特徴とす
る請求項１ないし７の一つに記載の表面波共振器。 - 【請求項７】 表面波共振器（６）が電力分配器として
構成され、その一方の変換器（ＩＤＷ１）が入力変換器
として働き、他方の複数の変換器（ＩＤＷ２、ＩＤＷ
３）が出力変換器として働き、これら出力変換器の出力
が各変換器の寸法の選択により調整されることを特徴と
する請求項１記載の表面波共振器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT90123007.8 | 1990-11-30 | ||
| EP90123007A EP0487783B1 (de) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Oberflächenwellen-Resonator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269010A JPH04269010A (ja) | 1992-09-25 |
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