JP2002111431A

JP2002111431A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2002111431A
Application number: JP2000296806A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Takagi; 道明高木; Yusuke Kinoshita; 裕介木下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、従来より大幅に高調波成分
を除去しかつ平衡型の高品質な出力信号を有するＳＡＷ
発振器および電圧制御型ＳＡＷ発振器（ＶＣＳＯ）を、
Ｇｂｉｔ系高速有線通信市場のクロック信号源として提
供することである。【解決手段】例えば水晶基板を用いて横２重モード型
ＳＡＷフィルタとＳＡＷ共振子を一体に集積化して１チ
ップ上に形成し、さらに外付けの能動素子と受動素子を
付加することにより、フィルタ内臓型のＳＡＷ発振器を
構成し、さらに前記ＳＡＷ共振子とSAWフィルタを弾性
的に結合させて同一の共振周波数となすことによって、
単一の周波数にて発振かつ濾波することができる。さら
には、SAWフィルタの特性を合成する２つの独立な共振
モードとして、１次対称モードＳ１、１次斜対称モード
Ａ１を使用し、両モード間の周波数差をおよそ１０００
ｐｐｍの帯域通過フィルタとなし、SAW共振子を前記１
次斜対称モードＡ１からＳ１モード間の周波数で動作す
るＶＣＳＯを構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体平板上に、
SAW共振子とSAWフィルタを一体にして形成し、外付けの
増幅素子と接続してSAW発振器となし、前記SAW発振器の
出力信号を前記圧電体平板上で前記SAWフィルタに供給
し濾波された信号を出力信号とする弾性表面波装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＳＡＷフィルタを出力段にもつＳ
ＡＷ発振器としては、縦に２個のＳＡＷ共振子を重ねて
配置した、いわゆる縦２重モードＳＡＷフィルタ（別名
では、高周波狭帯域多重モード・フィルタとも呼ばれ
る）を使用し、ＳＡＷ共振子として前記ＳＡＷフィルタ
と同型の縦２重モード結合共振子を用いたものが知られ
ている（ＵＳＰ５７２１５１５号公報中に記載の、従来
技術であるＦＩＧ．３参照のこと）。

【０００３】この方式のＳＡＷ発振器に使用するＳＡＷ
素子を周波数温度特性が優れた、約３０度から４５度の
回転Ｙ板である水晶ＳＴカットＸ伝搬基板にて製作すれ
ば、前記ＳＡＷフィルタの出力には、同位相ノイズ成分
を抑圧した平衡型の信号出力±Ｖｓｉｎ（2πｆｔ）が
容易に得られる他、ＳＡＷフィルタを使うことにより高
調波成分が除去されて、低ジッタなクロック信号源が容
易に得られ高速有線通信系のバックボーンシステムに有
用である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし前述の従来技術
を使用しては、ＳＡＷ共振子とＳＡＷフィルタを一体あ
るいは別体にて形成するとしても、それら周波数を１０
０ｐｐｍの精度に一致させて調整する必要がある(課題
１)。このため製造コストが高いという問題点があっ
た。

【０００５】さらにまた、前記のＳＡＷ共振子と、外付
けする増幅素子と、伸長コイル、可変容量ダイオードに
よって電圧制御型ＳＡＷ発振器を構成するに際しては、
その発振周波数がおよそ5００ｐｐｍ範囲で可変させる
必要上から、８００から１０００ｐｐｍの通過帯域幅を
有して、前記通過帯域幅内にスプリアスの無いフィルタ
が必要である(課題２)。ところが、前記の縦２重モード
ＳＡＷフィルタにおいては、横高次モードと呼ばれるス
プリアス（不要振動モードのこと）がフィルタの通過帯
域幅中に存在して、ジッタ（出力信号の位相が瞬時に変
動する現象のこと。これにより検出データのエラーにつ
ながる）等の不具合となり、また歩留まり低下の原因と
なっている。

【０００６】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、水晶ＳＴカットの
ような周波数温度特性が優れかつ材料のＱ値が優れた基
板を用いて、ＳＡＷフィルタとＳＡＷ共振子をほぼ同一
周波数にて１チップ上に一体に集積化して形成すること
により小型であり、またＳＡＷフィルタからの平衡型出
力信号が、同相ノイズ成分を抑圧した平衡型でかつ高調
波成分を除去して高品質となして、低ジッタかつ低位相
ノイズなクロック信号源であるＳＡＷ発振器および電圧
制御型ＳＡＷ発振器をGbit系の高速有線通信市場に提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の弾性表面
波装置は、圧電体平板上に、SAW共振子とSAWフィルタを
一体にして形成し、外付けの増幅素子と接続してSAW発
振器となし、前記SAW発振器の出力信号を前記圧電体平
板上で前記SAWフィルタに供給し濾波された信号を出力
信号とする弾性表面波装置において、前記SAWフィルタ
およびSAW共振子は、少なくとも１個のすだれ状電極
と、前記すだれ状電極が発生する弾性表面波をその両側
において反射するための、１対の反射器を有した２個の
ＳＡＷ共振子を、前記弾性表面波の伝搬方向Ｘに対して
相隣接してほぼ平行に配置した横２重モード型の構成で
あって、前記横２重モード型のＳＡＷフィルタおよびSA
W共振子の伝送特性が、横モードに属する１次対称モー
ドＳ１と１次斜対称モードＡ１とから合成されており、
前記２個のＳＡＷ共振子が有するすだれ状電極は、前記
１次対称モードＳ１と１次斜対称モードＡ１の振動変位
を効率良く励振できるように、前記各々のＳＡＷ共振子
の横幅方向の中央部位において極性を反転して形成し、
さらに、前記ＳＡＷフィルタとＳＡＷ共振子は、横幅方
向に距離GAPFRをとって弾性的に結合させてた上で、前
記S1モードとＡ１モードの周波数差を１００ｐｐｍ程度
以下となして、同一の周波数にて動作できるようにした
を特徴とする。（２）前記（１）において、前記ＳＡＷ共振子とＳＡＷ
フィルタの横幅方向の距離GAPFRは、弾性表面波の波長
λを単位として、1λから4λの範囲にあることを特徴と
する。（３）前記ＳＡＷ共振子の反転するすだれ状電極は、正
負電極指の交差幅寸法ＷＣ００が弾性表面波の波長λを
単位として、9λから１２λの範囲にあることを特徴と
する。（４）前記（１）において、前記２個のＳＡＷ共振子の
すだれ状電は、相互に近接する側において、２．５ｕｍ
から５ｕｍのギャップ長Ｅによって分離配置している
ことを特徴とする。（５）本発明の弾性表面波装置は、圧電体平板上に、SA
W共振子とSAWフィルタを一体にして形成し、外付けの増
幅素子と接続してSAW発振器となし、前記SAW発振器の出
力信号を前記圧電体平板上で前記SAWフィルタに供給し
濾波された信号を出力信号とする弾性表面波装置におい
て、前記SAWフィルタは、少なくとも１個のすだれ状電
極と、前記すだれ状電極が発生する弾性表面波をその両
側において反射するための、１対の反射器を有した２個
のＳＡＷ共振子を、前記弾性表面波の伝搬方向Ｘに対し
て相隣接してほぼ平行に配置した横２重モード型であっ
て、前記横２重モード型のＳＡＷフィルタの伝送特性
が、横モードに属する１次対称モードＳ１と１次斜対称
モードＡ１とから合成されており、前記２個のＳＡＷ共
振子が有するすだれ状電極は、前記１次対称モードＳ１
と１次斜対称モードＡ１の振動変位を効率良く励振でき
るように、前記各々のＳＡＷ共振子の横幅方向の中央部
位において極性を反転して形成しており、かつ前記SAW
共振子は、前記SAWフィルタと同一形状のすだれ状電極
を形成することによって、前記SAWフィルタの１次斜対
称モードＡ１の直列共振周波数ｆｓ（Ａ１）で動作する
ようなし、さらに外付けする増幅素子と、伸長コイル、
可変容量ダイオードによって電圧制御型ＳＡＷ発振器を
構成し、その発振周波数が前記ＳＡＷフィルタのＳ１モ
ードとＡ１モード周波数間に可変して存在させたことを
特徴とする。（６）前記（５）において、前記ＳＡＷ共振子の反転す
るすだれ状電極は、正負電極指の交差幅寸法ＷＣ００が
弾性表面波の波長λを単位として、4λから6λの範囲に
あることを特徴とする。（７）前記（５）において、前記２個のＳＡＷ共振子の
すだれ状電は、相互に近接する側において、２．５ｕｍ
から５ｕｍのギャップ長Ｅによって分離配置しているこ
とを特徴とする。（８）前記（１）又は（５）において、前記ＳＡＷ共振
子が有するすだれ状電極の対数が１２０対から３００対
の範囲かつ片側反射器の導体本数が８０本から３００本
の範囲内であることを特徴とする。（９）前記（１）又は(５)において、前記圧電体平板が
水晶であって、３０〜４５度回転Ｙ板のＳＴカットＸ伝
搬方位であることを特徴とする。（１０）前記（１）又は(５)において、前記ＳＡＷフィ
ルタの出力をバランス出力型ことを特徴とする。（１１）前記（１）又は(５)において、前記ＳＡＷ共
振子は１ポート型であることを特徴とする。（１２）前記（１）又は(５)において、前記ＳＡＷ共
振子は２ポート型であることを特徴とする。（１３）本発明の弾性表面波装置は、前記（５）記載
の弾性表面波装置に外付けして、前記装置の出力信号を
受ける平衡型のミキサ回路、入力信号を供給するＰＬＬ
回路、さらに前記ＰＬＬ回路の入力信号を供給する基準
発振器を付加し周波数シンセサイザを構成したことを特
徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に関して、具体的な実施例
を説明する前に理論的な解説を行ない、本発明の理解を
助けることにする。水晶、タンタル酸リチウム、ＰＺ
Ｔ、四ほう酸リチウム等の圧電体材料から平板を切り出
して、その表面を鏡面研磨した後、レイリー型、ラム
型、リーキー型、ＢＧＳ波等の弾性表面波の位相伝搬方
向に対して直交して、例えば金属アルミニウムからなる
多数の平行導体の電極指を周期的に配置したＩＤＴを形
成し、さらには、その両側に一対の反射器を多数のスト
リップ導体を平行にかつ周期的に配置して構成し、１ポ
ート型のＳＡＷ共振子を形成する。

【０００９】前記のＳＡＷ共振子において、前記ＩＤＴ
を構成する際の要点として、正電極と負電極を１対とし
てＭ対としたときに、ＩＤＴの電極指全体でのトータル
反射係数Гを次式（１）の通り定義した上で、１０＞Г
＞０．８とすれば、振動エネルギーが共振子の中央に集
中した、いわゆるエネルギー閉込型ＳＡＷ共振子（参考
文献：エネルギー閉じ込め弾性表面波共振子，信学技法
ＵＳ８７−３６，ｐｐ９−１６（１９８７．９．））を
実現できることが知られている。

【００１０】

【数１】但し、ここでＭは前記ＩＤＴの対数、ｂは電極１本当た
りの弾性表面波の反射係数、Ｈは前記導体の膜厚、λは
弾性表面波の波長である。

【００１１】例えば、ＳＴカット水晶板で前記アルミニ
ウム導体で形成されたＩＤＴであれば、ｂ＝０．２５
５、Ｈ／λ＝０．０３としてＭ＝８０対とすれば、図１
の１ポートＳＡＷ共振子を構成できる。このときΓ＝
２．４４８程度となる。従って、Ｍ＝８０対程度以上の
１ポート型ＳＡＷ共振子を本発明の構成要素である横２
重モード型ＳＡＷフィルタに使用し、素子サイズの小型
化をはかることが可能である。

【００１２】さらに、本発明の弾性表面波装置における
発明が解決しようとする課題１）および2）を解決する
に当たっては以下に述べる理論を用いて、いわゆる横モ
ードとよばれるモードの振動変位とその共振周波数を算
出し、フィルタおよび共振子の設計を行ったのでこの内
容を順に説明する。前記横モードは、ＳＡＷ共振子の幅
方向（弾性表面波の伝搬方向Ｘに対してに直交するＹ軸
方向のこと）の長さに依存して存在する固有振動モード
であり、前記幅方向の長さとはＩＤＴのもつ電極指交差
幅ＷＣを指すことが一般的である。この電極指交差幅Ｗ
Ｃとは、正極性と負極性の電極指が相互に重なる配置と
なる幅方向の寸法である。次に、前記のＳＡＷ共振子の
幅方向（Ｙ軸とする）について、ＳＡＷ共振子の振動変
位を簡便に計算するための方法として、筆者等はすでに
これら横モードを支配する微分方程式を導いて公開して
いる（高木，桃崎，他：”常温に動的及び静的零温度係
数をもつＫカット水晶ＳＡＷ共振子”，電気学会電子
回路技術委員会第２５回ＥＭシンポジウム，ｐｐ７９
−８０，（１９９６））。あらためて、この方程式を記
述すると式（２）となる。

【００１３】

【数２】ここで、ωは角周波数、ω₀（Ｙ）は該当する領域の素
子角周波数、ａは幅方向の実効的せん断剛性定数、Ｖ
（Ｙ）は幅方向の弾性表面波変位の振幅、Ｙは弾性表面
波の波長で規格化したＹ座標である。また、ω₀（Ｙ）
は座標Ｙにおける弾性表面波の速度を角周波数に換算し
た量であり、周波数ポテンシャル関数と呼ぶことにす
る。この周波数ポテンシャル関数はＳＡＷ共振子の動作
点近傍においては、弾性表面波の伝搬路に存在するアル
ミニウム金属導体膜の厚みＨ（Ｙ）の関数により変化す
る。もっと一般的には、アルミニウム金属の質量ｍ
（Ｙ）の関数で変化することが確認されている。従っ
て、ＳＡＷ共振子の主要部を構成するすだれ状電極部に
おいては、すだれ状電極のもつ質量ｍ（Ｙ）によりω₀
（Ｙ）はほぼ決定される。すなはち、ω₀（ｍ（Ｙ））
である。前記の水晶ＳＴ−カットの場合には、膜厚みが
薄いために、前記のω₀（Ｙ）はｍに対してほぼ比例し
て直線的に降下する。ここで計算を簡単にするために
式（２）において、基準となる周波数ω₀₀ ²で割ると、

【００１４】

【数３】ここで、Ω＝ω／ω₀₀は規格化周波数、Ｑ（ｍ（Ｙ））
はポテンシャル関数となる。

【００１５】変位振幅Ｖ（Ｙ）求める方法は、たとえ
ば、次の様に逐次積分にて計算することができる。

【００１６】

【数４】式（４）のＶ（Ｙ，Ω）は規格化周波数の関数である
が、現実に起きる変位振幅は、エネルギーの最小原理で
ある次式により与えられるΩにおいて得られる。

【００１７】

【数５】以上の式（１）から（４）が本発明の弾性表面波装置に
用いた計算の基本式であり、これらを用いて、後述の具
体的実施例になる横２重モード型のＳＡＷフィルタおよ
びＳＡＷ共振子の周波数配置と寸法設計を行い、試作品
を製作して測定してみたので、これらを順に説明する。

【００１８】（実施例１）以下、本発明の実施の形態を
図１から順を追って説明する。図１は本発明の弾性表面
波装置に使用される横２重モード型ＳＡＷフィルタ（１
０１）および２ポート型のＳＡＷ共振子（１０２）に使
用される電極パターンを、平面図で表した実施例１であ
る。前記のSAWフィルタ１０１とSAW共振子１０２は、す
でに詳述したSAW共振子２個を平行に近接配置して構成
する。

【００１９】図１中の各部位の名称は、１００は圧電体
平板、１１８は本素子に利用する弾性表面波の伝播方向
Ｘ軸であり、１１９は前記Ｘ軸に直交するＹ軸である。
太い破線で囲まれた１０３と１０４は本発明の弾性表面
波装置の反射器１と反射器２であり、ＳＡＷ共振子（破
線枠内１０１、SAWRと略記）とＳＡＷフィルタ（破線枠
内１０２、SAWFと略記）を構成する1対の反射器を兼ね
ている。１２０と１２１等はアルミニウム金属からなる
導体ストリップ群であって、弾性表面波を反射する役目
を果たす。前記ＳＡＷ共振子は軸Ｘの左側であり、ＳＡ
Ｗフィルタは軸Ｘの右側に配置する。細い破線で囲まれ
た１０５と１０６は各々、ＳＡＷ共振子１０１，ＳＡ
Ｗフィルタ１０２の反転極性を有するすだれ状電極すな
はちＩＤＴの集合体（１１４，１１５，１１６，１１
７）である。前記ＩＤＴ１（１０５）とＩＤＴ２（１０
６）はほぼ左右対称をなしており、ＳＡＷ共振子１０１
とＳＡＷフィルタ１０２の周波数が一致する基本をなし
ている。前記ＩＤＴ（１１５）に接続する１０７はＳＡ
Ｗ共振子１０１およびＳＡＷフィルタ１０２の正極性入
力端子である。１０８，１１０，１１３，１１２はＧＮ
Ｄ（接地）端子である（端子はパッドと呼んでもよ
い）。また、１０９はＳＡＷ共振子１０１の正極性出力
端子である。端子１０８と１１０間は前記ＩＤＴ１（１
０５）の負極側の給電導体１２２を介して反射器１０４
の導体ストリップ１２３に接続しており、さらにＳＡＷ
共振子の負極性側端子であるＧＮＤ（接地）１１０へ接
続される。ただし、入出力信号は当然、高周波交流信号
であるが、ここでは一方を正極、他方を負極と呼んでい
る。前記ＩＤＴ２（１０６）において、本発明の横２重
モード型ＳＡＷフィルタに加えられる外部電気信号（電
圧）は、ＳＡＷ共振子の正極性入力端子（１０７）を介
して、ＳＡＷ共振子１０１とＳＡＷフィルタ１０２のＩ
ＤＴ１１５，１１６の正極性入力端子間に印加され
る。１０７の正極性入力端子に加えられた電圧は、Ｉ
ＤＴ１１５，１１６の中央を縦に縦断する給電導体１２
４、１２５を介して１２６とか１２７等の正極側電極指
群に供給される。１１０、１１３の負極性入力端子は１
２８、１２９等の負極性電極指群に接続導体を介して接
続する。

【００２０】さらに、本発明の弾性表面波装置における
横２重モード型ＳＡＷフィルタからの出力電気信号は、
１１１の正極性端子（Ｆ−ＯＵＴＱ）と負極性端子１１
２（Ｆ−ＯＵＴＱ＊）の端子間に相互に反転した交流電
圧として発生する。１１２の出力側正極性端子は１３０
の接続導体を介して、前記ＩＤＴ１１７の横幅方向
（Ｙ軸）の中央を縦に縦断する給電導体１３１を介して
１３２の正極性側電極指群に接続し圧電効果を介して出
力電圧を検出できる。１１２の負極性端子は１３３の接
続導体を介して１３４の負極性側給電導体に接続し、さ
らに１３５等の負極性側電極指群に接続する。

【００２１】また１３６の寸法GAPFRは、ＳＡＷ共振子
１０１とＳＡＷフィルタ１０２の素子間の距離であり、
弾性表面波の波長λを単位として、相互に弾性結合させ
て使用する場合には、1λから4λの範囲に設定し、相互
に弾性結合させないで使用する場合には、５λ以上に離
して設定する必要があることが実験的に得られている。
１００の圧電体平板は、水晶、タンタル酸リチウム、四
ほう酸リチウム等の圧電性を有する単結晶およびダイヤ
基板上のＺｎＯ等の圧電性薄膜を形成した基板等からな
ってもよいが、本発明においては特に３０〜４５度回転
Ｙ板のレーリー波使用の水晶ＳＴ−Ｘ伝播カット、ＳＴ
Ｗ−Ｙ伝播カット等について記載している。前記の１０
０上に形成された前記のＳＡＷ共振子及びSAWフィルタ
を構成するＩＤＴならびに反射器等は、アルミニウムお
よび金等の導電性を有する金属膜を蒸着、スパッタ等の
手段により薄膜形成した後、フォトリソグラフィ技術に
よりパターン形成して作られる。前記ＩＤＴと反射器の
電極指群は、利用する弾性表面波（レーリー波及びリー
キー波等）の位相進行方向（長手方向Ｘ）に対して直交
して、平行かつ周期的に多数配置される。

【００２２】（実施例２）次に図２は、前述の図１ある
いは後述の図１０の弾性表面波装置を用いて構成したＳ
ＡＷフィルタを内蔵するＳＡＷ発振器の一実施例であ
る。図中の各部位の名称は、２００が本発明の弾性表面
波装置を搭載した圧電体平板、太い破線で囲まれた２０
１は横２重モード型ＳＡＷフィルタ（ＳＡＷＦ）、２０
２はＳＡＷ共振子（SAWR）である。前記２００の圧電体
平板は２２０の気密容器中に固定されており、気密容器
の接続パッド２０４（Ｒ＆Ｆ-ＩＮ）、２０５（Ｒ−Ｏ
ＵＴ）、２０６，２０７，２１０（ＧＮＤ）、２０８
（Ｆ-Ｑ＊）、２０９（Ｆ-Ｑ）等を介して外付けの電気
素子に接続している。また、２１１はＩＣ中のＬＶＤＳ
（Low voltage Differential Signals）規格対応の差
動インターフェイスドライバ回路（バランス型と呼ばれ
る）であるとか、ゲインを抑えて線形的な動作を行う差
動増幅器である。２１２は、インダクターＬ、２１３は
ＮＰＮトランジスタ、２１４、２１５、２１８、２１９
は抵抗、２１６はコンデンサ、２１７は発振の動作、非
動作状態を決定する制御電圧Ｖｅｎを印加する制御端子
である。２１２から２１９の素子と２０２のＳＡＷ共振
子によりＳＡＷ発振器を構成している。図２での動作を
簡単に説明すると、トランジスタ２１３のコレクタＣに
発生する振動電圧Ｖｃ＝ΣＡｎｓｉｎ（２ｎπｆｔ）
（ここで、ｎ＝１,2,3…は整数，ｆは周波数、ｔは時
間、Ａｎは第ｎ次高調波の振幅）は、一般的に高調波成
分を含んで存在するが、Ｖｃは２０４端子から２０３の
導体分岐点を通ってＳＡＷフィルタおよびＳＡＷ共振子
の入力側ＩＤＴに印加されて圧電体平板２００が有する
圧電気現象により弾性表面波による弾性振動を励起す
る。前記励起された弾性振動は、ＳＡＷ共振子２０２に
おいては出力端子２０５（Ｒ-ＯＵＴ）とＧＮＤ（２０
６）間で位相が約１８０度反転した基本波成分電圧Ｖｂ
＝ＧcbＡ₁ｓｉｎ（２πｆｔ）として検出される。一
方、２０３から２０１のＳＡＷフィルタに印加したＶｃ
電圧は、同様に主に基本波成分Ａ₁のみが弾性振動に変
換されて、２０８と２０９の端子間にＶＱ＝ＧcqＡ₁ｓ
ｉｎ（２πｆｔ）／２とＶＱ＊＝ −ＧcqＡ₁ｓｉｎ（２
πｆｔ）／２の平衡電圧として検出される。ここでＧc
b、Gcqは伝達ゲインである。図２のSAW発振器の場合に
おいては、前記図１中の１３６の寸法GAPFRは、弾性表
面波の波長λを単位として1λから4λの範囲に設定し、
相互に弾性結合させて単一周波数で動作できるようにす
る。

【００２３】つぎに、本発明の図１、図２に関するさら
に細部にわたる構成と特性の説明を図３、図４、図５、
図６、図７、図８を用いて説明する。

【００２４】まず、図３は図１のSAW共振子１０１およ
びSAWフィルタ１０２で用いられるＩＤＴ１（１０５）
あるいはＩＤＴ２（１０６）の詳細な構成と機能を、別
の実施例をもとに寸法および形状と横幅方向振動変位状
態Ｖ（Ｙ）の関係を図示したものである。図中の３００
は、入力側における正極性入力端子、３０２は負極性端
子であり、３０３は出力側におけるの正極性出力端子、
３０１は負極性端子である。図３のＩＤＴの電極指位置
によって得られる励振電界は上向きの矢印３０８と下向
きの矢印３０９となる。この励振電界によって発生する
振動変位は、図３の下部に示す変位状態Ｖ（Ｙ）のよう
になる。３０６は１次対称モードであるＳ１モード、３
０７は１次斜対称モードであるＡ１モードである。３０
４の縦軸は相対変位Ｖ（Ｙ）量を、３０５の横軸は横幅
方向の位置Ｙを示す。モードＳ１、Ａ１ともに各々図３
のＩＤＴ１とＩＤＴ２の中央位置Ｐ、Ｑにおいてほぼ零
の変位Ｖ（Ｙ）をとっているのが特徴である。これによ
って前記モードの効率的な励振が可能となる。その他図
中の寸法を指定する記号は、ＥがＩＤＴ１とＩＤＴ２を
分離するギャップ長、Ｄと２Ｄは給電導体幅、ＣとＩＧ
は給電導体と電極指間の分割ギャップ、ＢＷは外側の給
電導体幅寸法、ＷＣ００は反転極性を有する個々の電極
指交差幅寸法（図３中のＷＣ００）を指定する記号であ
る。また、前記寸法Ｅの領域は前面が金属導体で覆うこ
とも可能である。

【００２５】つぎに、具体的な寸法設計例について図４
から図7を用いて説明する。まず図３に示された記号Ｅ
とＷＣ００を変化させた場合の図１と図２が示す特性を
図４と図５に示す。他の共通な設計条件として、圧電体
平板は３０から４５度の回転Ｙ板からなるＳＴ−Ｘ伝播
カット、ＩＧ＝２λ（λはＸ方向に伝播する弾性表面波
の波長）、ＢＷ＝２λ、Ｃ＝２ｕｍ、Ｄ＝４ｕｍ、素子
の動作周波数はｆ＝２５０ＭＨｚである。図４は前記Ｗ
Ｃ００＝５λにおいて、前記Ｅを２から１０ｕｍまで可
変した場合の横インハーモニックモード群の内、Ｓ０
（基本波対称モード），Ａ０（基本波斜対称モード），
Ｓ１（１次対称モード），Ａ１（１次斜対称モード）の
周波数を計算したものである。図中の曲線４００がＳ０
モード、４０１がＡ０モード、４０２がＳ１モード、４
０３がＡ１モードである。図４に見られる通り、周波数
差ＤＦ０（Ａ０とＳ０モードの周波数差）は、ＤＦ１
（Ａ１とＳ１モードの周波数差）より小さく、フィルタ
の比帯域幅をたとえば電圧制御型SAW発振器に使うため
の目標の１０００ｐｐｍ程度にする場合にはＥとして、
２．５ｕｍから５ｕｍの範囲で、Ａ１とＳ１モードの周
波数差ＤＦ１を使用すれば良いことがわかる。この場合
の各モードの周波数計算方法は、前記２個のＩＤＴ１と
ＩＤＴ２の電極指交差領域ＷＣ００において、各領域が
もつ規格化周波数ポテンシャル関数ＰＹＭ（Ｙ）を等し
く１として、前述の式（３）中のＱ（Ｙ）とＰＹＭ
（Ｙ）の関係を次式として計算している。

【００２６】

【数６】ただし、ηとしては０．９９から０．９５の値とした。
この条件下で、前記規格化周波数ポテンシャル関数ＰＹ
Ｍ（Ｙ）がどのようにして与えれたかをつぎに説明す
る。まず最初にＷＣ００で表される電極指の周期的配列
で構成された領域は、電極指のつくる周期的格子構造に
より弾性表面波が摂動を受け、自由表面の伝搬速度Ｖｓ
からＶｍに速度が低下する。従ってＶｍに対応して前述
の領域の角周波数ω₀₀（＝２πＶｍ／（２ＰＴ））が決
定されている。ＰＴは電極指の配列周期長である。この
角周波数に対応するＰＹＭが１であることは式（６）か
ら容易に理解できる。また、自由表面に対するＰＹＭは
ＰＹＭ＝０であり、この場合の角周波数はω₀₀（１／
η）（＞ω₀₀ ）となる。図３中のＤ、２Ｄ、ＢＷで
示される給電導体部は、全面被服としてＦＥＭ解析で得
られる弾性表面波速度から、前記の自由表面の速度Ｖｓ
より５００から１０００ｐｐｍとやや小さいものとされ
ている。従って、ＰＹＭ＝０．１程度に対応する（０．
００１＝１／０．９９−１）×ＰＹＭ）。領域Ｃは、領
域ＷＣ００の電極指本数の１／４が弾性表面波の伝搬路
と交差しているから、約０．２５の速度降下とみなす。
従ってＰＹＭ＝０．２５である。以上の規格化周波数
ポテンシャル関数ＰＹＭ（Ｙ）によって発生する横モー
ドの変位Ｖ（Ｙ）は、すでに見た通り図３の最下部に図
示した３０６のＳ１モードと３０７のＡ１モードであ
る。

【００２７】つぎに図５は、前記Ｅを４ｕｍとして、電
極指交差幅寸法ＷＣ００を４λから１２λまで変えた場
合の前記Ａ１モードとＳ１モードの周波数差ＤＦ１（ｐ
ｐｍ）の特性（５００）を示す。ＷＣ００が４λから６
λの範囲においては、ＤＦ１が１５００から１０００ｐ
ｐｍ以上の値をとることができ、またＷＣ００が１０λ
から１２λの範囲においては、ＤＦ１が１５０から１０
０ｐｐｍ程度以下の値をとることができる。

【００２８】つぎに図６において、本発明の横２重モー
ド型ＳＡＷフィルタおよびＳＡＷ共振子を構成する２個
のＳＡＷ共振子が示す等価定数とＩＤＴ対数Ｍの関係を
示す。前記ＳＡＷ共振子の周波数のとして２５０ＭＨｚ
とした。前記周波数にて、水晶で製作可能と思われる
最小の素子サイズである約２×３ｍｍに収納するために
は、ＩＤＴの対数Ｍと片側の反射器Ｎの和が２００以内
である必要がある。この条件のもとに、１個のＳＡＷ共
振子のＱ値（共振先鋭度）（曲線６００）と等価直列共
振抵抗Ｒ₁（曲線６０１）の特性を図６に示した。ＩＤ
Ｔの対数Ｍが４０から１２０の範囲において、約１万以
上のＱ値が、また、Ｒ１はＭが６０から１２０対の範囲
において１００Ω程度が得られる。ただし、１個のＳＡ
Ｗ共振子の電極指交差幅（前述のＷＣ００×２に対応す
る。）として、８波長（λ）を用いた。従って本発明に
は、前記ＷＣ００幅が４λ以上から６λあるいは、１０
λから１２λ以上でかつ、対数Ｍ＝６０から１２０対、
従って反射器の導体本数ＮＲは１４０から８０本とすれ
ば、おおむね本発明の目的とする特性が得られる。

【００２９】もちろん、素子サイズに約２×３ｍｍの制
約がなければ、これ以上のＩＤＴ対数Ｍが１２０対から
３００対の範囲および反射器導体本数ＮＲが８０本から
３００本の範囲内であれば十分な特性が実現できる。最
後に、本発明の前述の条件において、図1の構成により
得られるＳＡＷ共振子１０１およびＳＡＷフィルタ１０
２の伝送特性（動作伝送量ＳＢ＝２０ＬＯＧ ₁₀（Ｖ２／
Ｖ１）（ｄＢ））を図７に示す。縦軸はＳＢを対数表示
し、横軸は周波数変化率Δｆ／ｆをｐｐｍ単位１０^-6で
表示している。図中の７００が前述のＳ１、Ａ１モード
によって作られる１００ｐｐｍ程度以下の通過帯域幅で
ある。前記７００の周波数はＳＡＷ共振子(図１の１０
１)とＳＡＷフィルタ（図１の１０２）の周波数が一致
するように、両者の横幅方向の距離GAPFR（図１の１３
６）が、弾性表面波の波長λを単位として、1λから4λ
の範囲内として、弾性結合するように設定する。７０１
はＳ０とＡ０によって作られるフィルタ特性である。ま
た、７０２はＳ１より高次の対称モードであるＳ２モー
ドによって作られるスプリアスであって、高次モードが
ゆえに十分に抑圧されている。フィルタの挿入損失SBmj
nは９ｄＢ程度である（SBmin=−９ｄＢ）。また７０１
のスプリアスは予想外に小さい結果となった。この原因
を図８を用いて考察する。図８の下部に図示したＳ０と
Ａ０モードの変位８０３，８０４が、ＷＣ０とＷＣ１の
ＩＤＴ領域において同一なる極性の変位をもつために、
電極指に発生する電荷（８０６と８０７）が相互に相殺
して電気的短絡現象を呈することにより、エネルギー損
失を発生して共振先鋭度（Ｑ値）の大幅低下をもたらす
ことになる（２万から２０００へ低下）（−２０ｄ
Ｂ）。さらに、各モードに対する相対励振効率を計算す
ると、Ｓ０とＡ０モードにおいては、０．１であり、Ｓ
１とＡ１モードについては０．７５程度となるために、
０．１／０．７５＝０．１３３（−１７ｄＢ）の抑圧効
果がある。従って全体では前記ＳＢminに対してさらに
−３７ｄＢ程度の抑圧が発生したものと考えられる。図
７の特性からみて、スプリアスレベルが十分小さな発振
出力が得られることがわかる。

【００３０】次に本発明を用いた他の実施例である電圧
制御型ＳＡＷ発振器について、図１０（実施例３）、図
９(実施例４)、図１１、図１２、図１３、図１４、図１
５を用いて説明する。

【００３１】（実施例３）図１０は本発明の弾性表面波
装置に使用される横２重モード型ＳＡＷフィルタおよび
１ポート型のＳＡＷ共振子に使用される電極パターン
を、平面図で表した実施例３である。細部はおおむね図
１と同様であるためあらためは解説しない。図１０中の
各部位の名称は、１０００は圧電体平板、太い破線で囲
まれた１０３と１０４は本発明の弾性表面波装置の反射
器１と反射器２であり、ＳＡＷ共振子（破線枠内１００
１のSAWR）とＳＡＷフィルタ（破線枠内１００２のSAW
F）を構成する1対の反射器を兼ねている。前記ＳＡＷ共
振子は軸Ｘの左側であり、ＳＡＷフィルタは軸Ｘの右側
に配置する。細い破線で囲まれた１００５と１００６は
各々、ＳＡＷ共振子１００１，ＳＡＷフィルタ１００
２の反転極性を有するすだれ状電極すなはちＩＤＴの集
合体（１０１４，１０１５，１０１６，１０１７）であ
る。前記ＩＤＴ１（１００５）はほぼ左右が平行移動に
よって重なるように電極指群が形成されており、ＳＡＷ
共振子１００１が１次斜対称モードA1のみで動作できる
ようにする。これを説明するために、１００５のＩＤＴ
１中には励振電界の方向矢印で示した。これら電界の向
きから、中央にて反転する前記１次斜対称モードが励起
されることが容易にわかる。またＩＤＴ２（１００６）
はほぼ左右対称をなして形成されており、ＳＡＷフィル
タ１００２が１次対称S1モードおよびA1モードで動作し
てフィルタ特性をとって、後述する特定の周波数配置と
なるよう設定されている。前記ＩＤＴ１０１４、１０１
５に接続する１００７はＳＡＷ共振子１００１およびＳ
ＡＷフィルタ１００２の正極性入力端子（R＆F-IN）で
ある。１０１３，１０１２はＧＮＤ（接地）端子である
（端子はパッドと呼んでもよい）。また、１００９はＳ
ＡＷ共振子の負極性出力端子（R-OUT）である。ただ
し、入出力信号は当然、高周波交流信号であるが、ここ
では一方を正極、他方を負極と呼んでいる。さらに、本
発明の弾性表面波装置における横２重モード型ＳＡＷフ
ィルタからの出力電気信号は、１０１１の正極性端子
（Ｆ−ＯＵＴＱ）と負極性端子１０１２（Ｆ−ＯＵＴＱ
＊）の端子間に相互に反転する極性を有した交流電圧と
して発生する。１０１９はSAW共振子とSAWフィルタ間の
距離GAPFRである。特に図１０のSAW共振子１００１につ
いては、１次斜対称モードA1のみで動作する点が図１の
実施例１の場合と異なる。

【００３２】（実施例４）次に図９は、前述の図１０の
弾性表面波装置の１実施例を用いて構成したＳＡＷフィ
ルタを内蔵する電圧制御型ＳＡＷ発振器の一実施例であ
る。図中の各部位の名称は、９００が本発明の弾性表面
波装置を搭載した圧電体平板、太い破線で囲まれた９０
１は横２重モード型ＳＡＷフィルタ（ＳＡＷＦ）、９０
２はＳＡＷ共振子である。前記９００の圧電体平板は
９０３の気密容器中に固定されており、気密容器の接続
パッド９０４（Ｆ-ＩＮ）、９０５（Ｒ−IN）、９０６
（R-OUT）９０７，９１０（ＧＮＤ）、９０８（Ｆ-Ｑ
＊）、９０９（Ｆ-Ｑ）等を介して外付けの電気素子に
接続している。また、９１１はＩＣ中のＬＶＤＳ（Low
voltage Differential Signals）規格対応の差動インタ
ーフェイスドライバ回路（バランス型と呼ばれる）であ
るとか、ゲインを抑えて線形的な動作を行う差動増幅器
であり、さらに９２２のインダクタンスと９２３のコン
デンサは全体でHPF型の整合回路を構成して前記９１１
の入力インピーダンスと整合をとっている。

【００３３】また９１７は、周波数可変範囲を広げるた
めのインダクターＬ、９１４はＮＰＮトランジスタ、９
１３、９１６、９１８、９２０は抵抗、９１５はコンデ
ンサ、９１９は電圧を印加して障壁容量を可変できる可
変容量ダイオード、９２１は発振周波数を可変するため
の制御電圧Ｖｃｔｌを印加する制御端子、９１２は電源
端子Vccである。

【００３４】９１２から９２１の素子と９０２のＳＡＷ
共振子により９１９の可変容量ダイオードの容量値Ｃｖ
を制御電圧Ｖｃｔｌにて可変することにより、発振周波
数が可変できる電圧制御型ＳＡＷ発振器を構成してい
る。

【００３５】図９での動作を簡単に説明すると、トラン
ジスタ９１４のエミッタｅに発生する振動電圧Ｖｅ＝Σ
Ａｎｓｉｎ（２ｎπｆｔ）（ここで、ｎ＝１,2,3…は整
数，ｆは周波数、ｔは時間、Ａｎは第ｎ次高調波の振
幅）は、一般的にトランジスタの電流増幅率のもつ非線
形によって高調波成分を含んで存在するが、Ｖｅは９０
４の端子を通ってＳＡＷフィルタの入力側ＩＤＴに印加
されて圧電体平板９００が有する圧電気現象によって弾
性表面波による弾性振動を励起する。前記の弾性振動は
前述図３の下部に見られるような１次対称モードＳ１と
１次斜対称モードＡ１の合成からなり、およそＳ１とＡ
１間の周波数差を通過帯域幅とするフィルタを形成す
る。前記フィルタの公称周波数が基本波ｆに設定してあ
るため、主に基本波成分Ａ₁のみが、９０８と９０９の
端子間にＶＱ＝ＧeqＡ₁ｓｉｎ（２πｆｔ）／２とＶＱ
＊＝ −ＧeqＡ₁ｓｉｎ（２πｆｔ）／２の平衡電圧とし
て検出される。一方、９１４トランジスタのベイス電圧
Ｖｂは、ＳＡＷ共振子９０２の単一モードA1の共振電流
からなることによって、基本波成分電圧Ｖｂ＝ＧebＡ₁
ｓｉｎ（２πｆｔ）のみとして検出される。ここでＧe
b、Geqは伝達ゲインである。

【００３６】つぎに、本発明の図９、図１０に関するさ
らに細部にわたる構成と特性の説明を図１１、図１２、
図１３、図１４、図１５を用いて説明する。

【００３７】まず、図１１は図９あるいは図１０で用い
られる１ポート型ＳＡＷ共振子１００１のもつインピー
ダンスＺ（ｆ）特性である。図１１中の曲線１１００は
Ｚ（ｆ）の振幅の対数値 20Log10(Z(f)) （ｄＢ）で
あり、破線の１１０１はZ(f)の位相特性である。また１
１０３の共振は横S1モードスプリアスである。１３Ωで
ある１１０２点が主共振点ｆｒである。

【００３８】つぎに、図１０の１００２のSAWフィルタ
の具体的な寸法設計例は前述（実施例１の説明）の通り
であるが、あらためて図８に従って記載すると、圧電体
平板は30から４５度の回転Ｙ板からなるＳＴ−Ｘ伝播カ
ット、ＩＧ＝２λ（λはＸ方向に伝播する弾性表面波の
波長）、ＢＷ＝２λ、Ｃ＝２ｕｍ、Ｄ＝４ｕｍ、素子の
動作周波数はｆ＝２５０ＭＨｚである。またＷＣ００＝
５λにおいて、フィルタの比帯域幅を１０００ｐｐｍ程
度にする場合にはＥとして、２．５から５ｕｍの範囲
で、Ａ１とＳ１モードの周波数差ＤＦ１を使用すれば良
いことがわかる。SAWフィルタの公称周波数ｆと前記１
次対称モードＳ１と１次斜対称モードＡ１の主共振周波
数ｆ（Ｓ１），ｆ（Ａ１）の関係は、ほぼｆ＝{ｆ（Ｓ
１）＋ｆ（Ａ１）}／２の関係にあることをつけくわえ
る。

【００３９】従って本発明には、前記ＷＣ００幅が４λ
以上から６λあるいは、10λから１２λ以上でかつ、対
数Ｍ＝６０から１２０対、従って反射器の導体本数ＮＲ
は１４０から８０本とすれば、十分小型（素子サイズが
約２×３ｍｍ）でかつおおむね本発明の目的とする特性
が得られる。もちろん、これ以上のＩＤＴ対数Ｍが１２
０対から３００対の範囲および反射器導体本数ＮＲが８
０本から３００本の範囲内とすれば、素子サイズは大き
くなるが十二分な特性が実現できる。

【００４０】つぎに、図１０の１００２のSAWフィルタ
の特性を図１２に示した。図中１２００がＳＡＷフィル
タ１００２の伝送特性（動作伝送量ＳＢ＝２０ＬＯＧ₁₀
（Ｖ２／Ｖ１）（ｄＢ））を示す。縦軸はＳＢを対数表
示し、横軸は周波数変化率Δｆ／ｆをｐｐｍ単位１０^-6
で表示している。図中の１２０１が前述のＳ１、Ａ１モ
ードによって作られる１０００ｐｐｍ程度以下の通過帯
域幅であり、また、１２０１はＳ０とＡ０によって作ら
れるフィルタ特性である。また、１２０２はＳ１より高
次の対称モードであるＳ２モードによって作られるスプ
リアスであって、高次モードがゆえに十分に抑圧されて
いる。フィルタの挿入損失は２ｄＢ程度、スプリアスの
抑圧度は−４０ｄＢとなった。

【００４１】つぎに図１３は、図９の電圧制御型SAW発
振器の出力信号の電力スペクトルP(dB)の周波数特性を
示す。図中の１３００が従来と本発明の基本波(１次)
成分Ｐ（ｆ）、破線で示される特性は、従来型の電圧制
御型SAW発振器のもので、１３０１は２次高調波成分P(2
f)、１３０２は3次高調波成分P(3f)、１３０３は4次高
調波成分P(4f)に対応する。一方、実線で示される１３
０４，１３０５、１３０６等は本発明の図９が示す電力
スペクトル特性である。ｆ２、ｆ３、ｆ４の高調波成分
レベルは、前記ＳＡＷフィルタの−４０ｄＢの帯域外減
衰が加わって−５０ｄB以下であり、従来品と比較する
と著しい高調波成分抑圧の改善が見られることがわか
る。

【００４２】つぎに図１４は、本発明の図９が示す制御
電圧Vctlに対する発振周波数の可変特性DF（ｐｐｍ）で
ある。図中の縦軸DFは周波数変化率であり、図９の有す
るSAW共振子９０２の共振周波数ｆｒと発振周波数ｆosc
から、DF=(fosc−ｆｒ)／ｆｒ×１０⁺⁶として与えられ
るものである。横軸は図９の９２１端子に外部から印加
する制御電圧Ｖｃｔｌである。図中１４００は、前記の
ＤＦを示し、１４０１は図９の９１９の可変容量ダイオ
ードが示す容量値Ｃｖ（ｐＦ）である。同図の特性は、
前述のｆ（A1）＝６２２MHz、伸長コイルL＝２４ｎH,発
振器側の負荷容量値CL=１０ｐFと設定して得たものであ
る。ＤＦ＝０（ｐｐｍ）の横線ｆ（Ａ１）がＳＡＷ共振
子（図９の９０２）とＳＡＷフィルタ（図９の９０１）
が有する１次斜対称モードＡ１の直列共振周波数ｆ（Ａ
１）の配置であり、また横線ｆ（Ｓ１）は前記ＳＡＷフ
ィルタが有する１次対称モードＳ１の直列共振周波数ｆ
（Ｓ１）の配置である。本発明の電圧制御型ＳＡＷ発振
器においては、伸長コイル９１７の周波数低下作用によ
って、前記ｆ（Ｓ１）とｆ（Ａ１）間に電圧制御型ＳＡ
Ｗ発振器の可変周波数範囲を設定している。このように
周波数を配置することにより、前記ＳＡＷフィルタの平
坦な通過地域幅（ｆ（Ｓ１）とｆ（Ａ１）間）を前記電
圧制御型ＳＡＷ発振器の周波数foscの信号電力が通過で
き、減衰ロスのない振幅レベルが一定な出力信号を得る
ことができる。本発明においては、前記のSAW共振子とS
AWフィルタのパターンを横幅にして４０波長から５０波
長の領域に集積して一体形成することが可能なため、両
者のもつ１次斜対称モードの周波数ｆ（A1）をほぼ一致
させて作成することができる（前記の横幅は６２２ＭＨ
ｚの場合であれば、およそ２００μｍから２５０μｍに
相当する）。つぎに図１５のブロック図において本発明
の弾性表面波装置の応用例を示す。図中１５００はバラ
ンスドミキサ、１５０１は本発明の弾性表面波装置、１
５０２はｎてい倍のPLL（位相ロック回路）、１５０３
はＲｂ原子時計あるいは高安定な水晶発振器からなる基
準発振器である。これらの基準発振器の周波数確度は、
温度環境と経時変化にたいして１０^-9程度に安定である
が、利用しようとする周波数（ｆｘ＋ｆｓ）に比べて１
０ＭＨｚ程度と小さいのが現行技術である。同図全体で
周波数ｆｘを（ｆｘ±ｆｓ）変換するにシンセサイザ機
能を果たす。本発明の前記１５０１を使うことにより、
１５０１からの出力信号に（ｎ×ｆｓ）高調波周波数成
分が十分に抑圧されて含まれないために、結果としてバ
ランスドミキサにて発生する高調波成分（ｆｘ±ｎ×ｆ
ｓ）が−５０ｄＢｃ除去でき優れた純度の新たな基準信
号（ｆｘ±ｆｓ）を得ることができる。さらにＳＡＷ発
振器であるために、位相ノイズフロアも通常−１６０ｄ
Ｂｃ程度と抑圧でき、十分使用に耐えるものが実現でき
る。

【００４３】以上、本発明の弾性表面波装置の構成およ
び特性につき説明した。構成例は水晶ＳＴカットで示し
たが、他のカットである１６度回転Ｙ板であるＬＳＴカ
ットとか、９．６度回転Ｙ板であるＫカットでもよく、
さらにまた水晶以外の圧電気材料であっても条件を適正
化すれば構成できることをつけくわえる。さらにまた、
図２または、図３に示された回路素子はトランジスタで
構成されているが、Ｃ-ＭＯＳであっても、ＧａＡｓト
ランジスタであってもかまわないし、ＩＣ化してもよい
ことはもちろんである。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、例え
ば水晶基板を用いて横２重モード型ＳＡＷフィルタとＳ
ＡＷ共振子を一体に集積化して１チップ上に形成し、さ
らに外つけの能動素子と受動素子を付加することによ
り、フィルタ内臓型のＳＡＷ発振器を構成できる。こと
に前記ＳＡＷ共振子とSAWフィルタを弾性的に結合させ
て同一の共振周波数にて共振させて用いると単一の周波
数にて発振かつ濾波させることができるため個別の周波
数調整が不要となる。さらには、SAWフィルタとしてフ
ィルタの特性を合成する２つの独立な共振モードとし
て、１次対称モードＳ１、１次斜対称モードＡ１を使用
し、両モード間の周波数差をおよそ１０００ｐｐｍの帯
域通過フィルタとなし、SAW共振子を前記１次斜対称モ
ードＡ１からＳ１モード周波数で発振させるように周波
数配置を設定することにより、従来より大幅に高調波成
分を除去してかつ平衡型であり、ＳＡＷ発振器を使用す
ることから位相ノイズが小さく高品質な出力信号を容易
に得ることができ、今後大幅に拡大すると思われるＧｂ
ｉｔ高速有線通信市場のクロック信号源に提供でき多大
な効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弾性表面波装置の一実施例が有する
導体パターンを示す平面図。

【図２】本発明の弾性表面波装置を使用して構成した
ＳＡＷフィルタ内蔵型ＳＡＷ発振器の一実施例が示す
図。

【図３】本発明が内蔵する横２重モード型ＳＡＷフィ
ルタあるいはＳＡＷ共振子のＩＤＴと振動変位を示す概
念図。

【図４】本発明の図１と図１０が示す特性図。

【図５】本発明の図１と図１０が示す他の特性図。

【図６】本発明の図１と図１０のＳＡＷ共振子が示す
他の特性図。

【図７】本発明の図１が示す伝送特性図。

【図８】本発明の動作原理を説明する概念図。

【図９】本発明の使用例である電圧制御型ＳＡＷ発振
器の１実施例を示す構成図。

【図１０】図９に使用する本発明の弾性表面波装置の
他の実施例が有する導体パターンを示す平面図。

【図１１】本発明の図１０のＳＡＷ共振子１００１が
示す共振特性図。

【図１２】本発明の図１０のＳＡＷフィルタ１００２
が示す伝送特性図。

【図１３】本発明の図９のＳＡＷフィルタ９０１の出
力信号が示す電力スペクトル特性図。

【図１４】本発明の図９が示す周波数可変特性図。

【図１５】本発明の弾性表面波装置を使用した周波数
シンセサイザの構成図。

【符号の説明】

１００圧電体平板１０１ＳＡＷＲ１０２ＳＡＷＦ１０３反射器１１０４反射器２１０５，１０６入出力ＩＤＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J079 AA06 BA35 FA01 FA14 FA21 FA26 FB26 KA01 5J097 AA14 AA30 BB02 BB03 BB14 DD06 DD25 GG02 LL06 LL08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電体平板上に、SAW共振子とSAWフィル
タを一体にして形成し、外付けの増幅素子と接続して,S
AW発振器となし、前記SAW発振器の出力信号を前記圧電
体平板上で前記SAWフィルタに供給し濾波された信号を
出力信号とする弾性表面波装置において、前記SAWフィルタおよびSAW共振子は、少なくとも１個の
すだれ状電極と、前記すだれ状電極が発生する弾性表面
波をその両側において反射するための、１対の反射器を
有した２個のＳＡＷ共振子を、前記弾性表面波の伝搬方
向Ｘに対して相隣接してほぼ平行に配置した横２重モー
ド型の構成であって、前記横２重モード型のＳＡＷフィルタおよびSAW共振子
の伝送特性が、横モードに属する１次対称モードＳ１と
１次斜対称モードＡ１とから合成されており、前記２個のＳＡＷ共振子が有するすだれ状電極は、前記
１次対称モードＳ１と１次斜対称モードＡ１の振動変位
を効率良く励振できるように、前記各々のＳＡＷ共振子
の横幅方向の中央部位において極性を反転して形成し、さらに、前記ＳＡＷフィルタとＳＡＷ共振子は、横幅方
向に距離GAPFRをとって弾性的に結合させてた上で、前
記S1モードとＡ１モードの周波数差を１００ｐｐｍ程度
以下となして、同一の周波数にて動作できるようにした
ことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】前記ＳＡＷ共振子とＳＡＷフィルタの横
幅方向の距離GAPFRは、弾性表面波の波長λを単位とし
て、1λから4λの範囲にあることを特徴とする請求項１
記載の弾性表面波装置。
【請求項３】前記ＳＡＷ共振子の反転するすだれ状電
極は、正負電極指の交差幅寸法ＷＣ００が弾性表面波の
波長λを単位として、9λから１２λの範囲にあること
を特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項４】前記２個のＳＡＷ共振子のすだれ状電
は、相互に近接する側において、２．５ｕｍから５ｕｍ
のギャップ長Ｅによって分離配置していることを特徴と
する請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項５】圧電体平板上に、SAW共振子とSAWフィル
タを一体にして形成し、外付けの増幅素子と接続して,S
AW発振器となし、前記SAW発振器の出力信号を前記圧電
体平板上で前記SAWフィルタに供給し濾波された信号を
出力信号とする弾性表面波装置において、前記SAWフィルタは、少なくとも１個のすだれ状電極
と、前記すだれ状電極が発生する弾性表面波をその両側
において反射するための、１対の反射器を有した２個の
ＳＡＷ共振子を、前記弾性表面波の伝搬方向Ｘに対して
相隣接してほぼ平行に配置した横２重モード型の構成で
あって、前記横２重モード型のＳＡＷフィルタの伝送特性が、横
モードに属する１次対称モードＳ１と１次斜対称モード
Ａ１とから合成されており、前記２個のＳＡＷ共振子が有するすだれ状電極は、前記
１次対称モードＳ１と１次斜対称モードＡ１の振動変位
を効率良く励振できるように、前記各々のＳＡＷ共振子
の横幅方向の中央部位において極性を反転して形成して
おり、かつ前記SAW共振子は、前記SAWフィルタと同一形状のす
だれ状電極を形成することによって、前記SAWフィルタ
の１次斜対称モードＡ１の直列共振周波数ｆｓ（Ａ１）
で動作するようになし、さらに外付けする増幅素子と、
伸長コイル、可変容量ダイオードによって電圧制御型Ｓ
ＡＷ発振器を構成し、その発振周波数が前記ＳＡＷフィ
ルタのＳ１モードとＡ１モード周波数間に可変して存在
させたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項６】前記ＳＡＷ共振子の反転するすだれ状電
極は、正負電極指の交差幅寸法ＷＣ００が弾性表面波の
波長λを単位として、4λから6λの範囲にあることを特
徴とする請求項５記載の弾性表面波装置。
【請求項７】前記２個のＳＡＷ共振子のすだれ状電
は、相互に近接する側において、２．５ｕｍから５ｕｍ
のギャップ長Ｅによって分離配置していることを特徴と
する請求項５記載の弾性表面波装置。
【請求項８】前記ＳＡＷ共振子が有するすだれ状電極
の対数が１２０対から３００対の範囲かつ片側反射器の
導体本数が８０本から３００本の範囲内であることを特
徴とする請求項１又は請求項５記載の弾性表面波装置。
【請求項９】前記圧電体平板が水晶であって、３０〜
４５度回転Ｙ板のＳＴカットＸ伝搬方位であることを特
徴とする請求項１又は請求項５記載の弾性表面波装置。
【請求項１０】前記ＳＡＷフィルタの出力をバランス
出力型であることを特徴とする請求項１又は請求項５記
載の弾性表面波装置。
【請求項１１】前記ＳＡＷ共振子は、１ポート型であ
ることを特徴とする請求項１又は請求項５記載の弾性表
面波装置。
【請求項１２】前記ＳＡＷ共振子は、２ポート型であ
ることを特徴とする請求項１又は請求項５記載の弾性表
面波装置。
【請求項１３】前記請求項５記載記載の弾性表面波装
置に外付けして、前記装置の出力信号を受ける平衡型の
ミキサ回路、入力信号を供給するＰＬＬ回路、さらに前
記ＰＬＬ回路の入力信号を供給する基準発振器を付加し
周波数シンセサイザ構成したことを特徴とする弾性表面
波装置。