JP2011249879A

JP2011249879A - 弾性表面波発振器

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Publication number: JP2011249879A
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Inventors: Kazuki Arakawa; 和樹荒川; Kazuhiko Kano; 加納　　一彦
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Abstract

【課題】設計段階で所望の微小な差周波を得られるようにすることと、２つの弾性表面波素子の共振周波数を同程度に近づけることとの両立を図る。
【解決手段】第１、第２ＳＡＷ共振子２、４の両者における櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極のピッチｐ１、ｐ２を同一としつつ、両者における各電極の交差指幅Ｌ１、Ｌ２を異ならせる。第１、第２ＳＡＷ共振子２、４をこのような構造とすることで、第１ＳＡＷ共振子２を有する第１発振回路の発振周波数と、第２ＳＡＷ共振子４を有する第２発振回路の発振周波数とを異ならせることができ、両方の発振周波数の差である差周波を微小な周波数に設定することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性表面波素子（ＳＡＷ素子）を用いた弾性表面波発振器（ＳＡＷ発振器）に関するものである。

従来、このＳＡＷ発振器を用いた周波数変化検出型センサがある（例えば、特許文献１、２参照）。この周波数変化検出型センサは、ＳＡＷ素子と発振ループを構成する発振回路とから定まる発振周波数の変化を検出する。

この周波数変化検出型センサでは、ＳＡＷ素子の共振周波数が数百ＭＨｚという高周波であるため、高周波の信号を処理しようとすると、高価なＡＤコンバータを用いなければならない。そこで、高周波に対応していない安価なＡＤコンバータで信号処理できるように、発信周波数を数十ＫＨｚ等にダウンコンバートするのが一般的である。このダウンコンバートは、共振周波数の異なるＳＡＷ素子を用い、異なる発振周波数の発振器を形成して、両者の発振周波数の差（以下、差周波と呼ぶ）を得ることで可能となる。

ところで、ＳＡＷ素子は圧電材料の表面上に形成された櫛歯電極および反射器を有している。櫛歯電極や反射器は、一般的に、圧電材料上にスパッタリング等によりＡｌ等の金属薄膜を形成した後、この金属薄膜をフォトエッチング、すなわち、フォトリソグラフィおよびエッチングすることで、所望の電極パターンにて形成される。そして、この櫛歯電極および反射器を構成する電極同士の間隔（ピッチ）と共振周波数との間には一定の関係があるので、通常、狙いの共振周波数となるように、電極のピッチが設定される。

また、狙いの共振周波数となるようにＳＡＷ素子の共振周波数を調整する方法として、例えば、電極パターンを形成した後、共振周波数を測定しながら電極をマスクとした基板のドライエッチングを行い、電極の見かけ上の膜厚を厚くすることによって共振周波数を調整する方法が特許文献３に記載されている。また、他の方法として、電極パターンを形成した後、形成された櫛歯電極の側面を陽極酸化することで、櫛歯電極の質量を重くし、櫛歯電極の線幅を広げることによって共振周波数を調整する方法が特許文献４に記載されている。

特開昭６１−２３４３２４号公報特開平９−８００３５号公報特開平６−２２４６７８号公報特開２００５−６５０４２号公報

上述の周波数変化検出型センサの分解能を高めるためには、ジッタを小さく抑えるため、２つの発振器の差周波を、数十ＫＨｚ等の５００ＫＨｚよりも小さい範囲の微小な周波数に抑える必要がある。

このような微小な差周波を得るためには、共振周波数の異なるＳＡＷ素子を用いて、２つの発振器を形成した場合では、ＳＡＷ素子の共振周波数を微小な単位で設計する必要がある。しかし、上述のように、ＳＡＷ素子の設計段階において、狙いの共振周波数となるように電極のピッチを設定しようとしても、現在のフォトリソグラフィで制御可能な電極のピッチの値は０．１μｍまでであり、例えば、ＬｉＮｂＯ_３基板を用いた共振周波数が２００ＭＨｚのＳＡＷ素子では、約１ＭＨｚ程度までの単位でしか共振周波数を設計できない。このため、微小な差周波が得られるように、ＳＡＷ素子の構造を設計することができない。

また、上述の特許文献３、４に記載の共振周波数の調整方法は、ＳＡＷ素子の製造後での調整方法であって、ＳＡＷ素子の設計段階で所望の共振周波数を得るためのものではない。ＳＡＷ素子の製造後に、上述の特許文献３、４に記載の共振周波数の調整方法による調整工程を行うと、調整工程が複雑となるため、このような調整工程を行うことは好ましくない。

このように、現状では、２つの発振器において微小な差周波が得られるように、ＳＡＷ素子の構造を設計する手法が存在しない。

また、従来の周波数変化検出型センサでは、共振周波数の異なるＳＡＷ素子を用いるため、検出結果に誤差が生じてしまうという問題があった。

ここで、図１４に、２つの異なるＳＡＷ素子の共振周波数の温度特性を示す。ＳＡＷ素子は、共振周波数に対して次式で表されるように温度特性を持っているため、温度が変わると、共振周波数が変化する。

ｆ＝ｆ_０（１＋αＴ）
そして、この温度特性は、基の共振周波数によって決まるため、２つのＳＡＷ素子が有する共振周波数が異なると、２つのＳＡＷ素子の温度特性も異なってしまう。温度特性が異なるとは、温度変化量に対する周波数変化量が異なるという意味である。このため、図１４に示すように、２つのＳＡＷ素子の共振周波数差Δｆ（＝ｆ２−ｆ１）は、温度によって変化し（Δｆ’＝（ｆ２−ｆ１）（１＋αＴ））、温度が高いほど差が広がってしまう。

このことから、実際には、入力信号に周波数変化が生じていない場合であっても、温度変化だけでも、２つのＳＡＷ素子の共振周波数差が変化してしまうので、検出結果に誤差が生じてしまう。そこで、検出結果に生じる温度変化による誤差を抑制するためには、２つのＳＡＷ素子の共振周波数を予め同程度に近づけることが必要となる。

本発明は上記点に鑑みて、設計段階で所望の微小な差周波を得られるようにすることと、２つの弾性表面波素子の共振周波数を同程度に近づけることとの両立を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
第１弾性表面波素子（２）を構成要素とした発振ループを形成する第１発振回路部（３）と、第２弾性表面波素子（４）を構成要素とした発振ループを形成する第２発振回路部（５）とを備え、
第１、第２発振回路部（３、５）は、同一のアドミタンス特性を有し、
第１、第２弾性表面波素子（２、４）は、櫛歯電極（１２、１３）および反射器（１４、１５）を構成する各電極のピッチ（ｐ１、ｐ２）が同一であるとともに、周波数とアドミタンス値の関係を示すアドミタンス特性の波形の振幅が異なっており、
第１弾性表面波素子（２）のアドミタンス特性と第１発振回路部（３）のアドミタンス特性との発振条件を満たす第１交点（Ｘ１）と、第２弾性表面波素子（４）のアドミタンス特性と第２発振回路部（５）のアドミタンス特性との発振条件を満たす第２交点（Ｘ２）との位置が、異なる周波数であることを特徴としている。

ここで、発振回路の発振周波数は、弾性表面波素子と発振回路との組み合せによって定まり、周波数とアドミタンス値を座標軸としてアドミタンス特性を図示（グラフ化）したとき、弾性表面波素子が有するアドミタンス特性と発振回路が有するアドミタンス特性との交点で決まる。

そして、弾性表面波素子のアドミタンス特性の振幅を変えることで、その交点をずらすことができるので、発振回路の発振周波数を変えることができる。このとき、アドミタンス特性の振幅の変化量に対する発振回路の発振周波数の変化量は微小であるので、発振周波数の微小な調整が可能となる。

このため、本発明によれば、第１、第２弾性表面波素子のアドミタンス特性の振幅を、異ならせるとともに所定の大きさに設定することで、第１、第２発振回路部の発振周波数の差である差周波を、１〜５００ＫＨｚの範囲の微小な周波数とすることができる。すなわち、設計段階で所望の微小な差周波に設定することができる。

また、本発明によれば、各電極のピッチを第１、第２弾性表面波素子間で同一としているので、第１、第２弾性表面波素子がそれぞれ有する共振周波数を同程度に近づけることができる。この結果、第１、第２弾性表面波素子の共振周波数の温度特性をほぼ同一にでき、周波数変化検出型センサとして用いた際に温度変化によって生じる検出結果の誤差を抑制できる。

請求項１に記載の発明においては、例えば、請求項２に記載のように、櫛歯電極（１２、１３）と反射器（１４、１５）とを構成する電極の少なくとも一部の公差指幅（Ｌ１、Ｌ２）を、第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異ならせることで、両者のアドミタンス特性の振幅を異ならせることができる。この場合、第１、第２弾性表面波素子の共振周波数を同一にすることができ、共振周波数の温度特性を同一にできる。すなわち、温度変化による共振周波数の変化量を同一にできるので、両者の共振周波数の差を取れば、温度変化による共振周波数の変化量をキャンセルできる。

また、他の例として、請求項３に記載のように、櫛歯電極（１２、１３）の対数を、第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異ならせることで、両者のアドミタンス特性の振幅を異ならせることができる。

また、例えば、請求項４に記載のように、反射器（１４、１５）を構成する電極の数を、第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異ならせることで、両者のアドミタンス特性の振幅を異ならせることができる。

また、例えば、請求項５に記載のように、バスバー（１２ｂ、１３ｂ）の長さを、第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異ならせることで、両者のアドミタンス特性の振幅を異ならせることができる。

また、例えば、請求項６に記載のように、櫛歯電極（１２、１３）と反射器（１４、１５）とを構成する電極の少なくとも一部のメタライゼーションレシオを、第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異ならせることで、両者のアドミタンス特性の振幅を異ならせることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態におけるＳＡＷ発振器の電気回路図である。図１中の第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図である。図２中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。従来および本実施形態のＳＡＷ発振器における２つのＳＡＷ素子のアドミタンス特性を示す図である。第１実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の具体例を示す図表である。第２実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図である。第２実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の具体例を示す図表である。第３実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図である。第４実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図である。第５実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図である。（ａ）、（ｂ）は、図１０中のＸＩａ−ＸＩａ線断面図、ＸＩｂ−ＸＩｂ線断面図である。他の実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の断面図である。他の実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の断面図である。共振周波数が異なる２つのＳＡＷ素子における共振周波数の温度特性を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本実施形態におけるＳＡＷ発振器の電気回路図を示す。また、図２に、図１中のＳＡＷ共振子の平面図を示し、図３に図２中のＩＩ−ＩＩ線断面図を示す。本実施形態のＳＡＷ発振器は、周波数変化検出型センサとして利用されるものである。

図１に示すように、ＳＡＷ発振器１は、第１弾性表面波素子としての第１ＳＡＷ共振子２を有する第１発振回路３と、第２弾性表面波素子としての第２ＳＡＷ共振子４を有する第２発振回路５とを備えている。第１、第２発振回路３、５によって２つの発振器が形成されている。

第１、第２発振回路３、５は、同じ構成のものであり、一般的な回路構成が採用可能である。第１、第２発振回路３、５は、例えば、インバータＩ１、Ｉ２と、受動部品である抵抗Ｒ１および容量Ｃ１、Ｃ２と、出力ポートＴ１とを有し、それぞれ、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４を構成要素とする正帰還ループを構成している。正帰還ループにおいて、インバータＩ１、Ｉ２に入力される電気信号のうち、位相が360°×ｎで、利得が1以上となる条件を満たす信号のみが増幅され、この信号のみが出力ポートＴ１から出力される。

このＳＡＷ発振器を周波数変化検出型センサとして用いる場合、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４の一方をリファレンス用とし、他方を検出用として用いる。そして、検出用のＳＡＷ素子を有する発振回路の発振周波数が変化すると、第１、第２発振回路３、５からの出力信号の差周波が変化する。そこで、この差周波の変化を検出することで、検出用のＳＡＷ素子で生じた周波数変化が検出可能となる。

図２、３に示すように、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、圧電材料の単結晶で構成された圧電基板１１と、この圧電基板１１上に形成された櫛歯電極（ＩＤＴ）１２、１３および反射器１４、１５を備えている。圧電材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等を用いることができる。

櫛歯電極１２、１３は、圧電基板１１に弾性表面波を励振させるものである。櫛歯電極１２、１３は、具体的には、図２に示すように、それぞれ、互いに平行であってＸ軸方向に延びている複数の櫛歯部１２ａ、１３ａと複数の櫛歯部１２ａ、１３ａを連結するバスバー１２ｂ、１３ｂとを有している。そして、櫛歯電極１２、１３の櫛歯部１２ａ、１３ａは同数であり、互いの櫛歯部１２ａ、１３ａが一本ずつ交互に配置されている。この一対の櫛歯電極１２、１３によって、櫛歯部１２ａ、１３ａの延伸方向に垂直な方向、すなわち、Ｙ軸方向に、弾性表面波が伝搬する。

反射器１４、１５は、櫛歯電極１２、１３のＹ軸方向での両側に配置されており、櫛歯電極１２、１３から伝搬された弾性表面波を反射するものである。反射器１４、１５は、Ｙ軸方向に並ぶ複数本の電極によって構成されている。一本の電極は櫛歯部１２ａ、１３ａと平行に延びており、複数本の電極同士は互いに平行である。

本実施形態では、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、櫛歯電極１２、１３の対数、反射器１４、１５を構成する電極の本数、櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極幅ｈ１、ｈ２、各電極のピッチｐ１、ｐ２等については同じである。また、各電極幅ｈ１、ｈ２と各電極のピッチｐ１、ｐ２とが同じであることから、メタライゼーションレシオ（Ｙ軸方向における各電極の幅と自由表面の幅との比率）も同じである。ちなみに、櫛歯電極１２、１３の対数とは一対の櫛歯電極１２、１３がそれぞれ有する櫛歯部１２ａ、１３ａの数であり、各電極のピッチｐ１、ｐ２とは隣り合う電極における中心と中心との間隔である。

そして、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極の交差指幅Ｌ１、Ｌ２が異なっており、第２ＳＡＷ共振子４の交差指幅Ｌ２が第１ＳＡＷ共振子２の交差指幅Ｌ１よりも長くなっている。

これにより、第１ＳＡＷ共振子２を有する第１発振回路３の発振周波数と、第２ＳＡＷ共振子４を有する第２発振回路５の発振周波数とが異なり、両者の差である差周波は微小な周波数となっている。すなわち、本実施形態のＳＡＷ発振器１は、所望の微小な差周波に設定されている。

ここで、微小な差周波が得られる理由を説明する。図４（ａ）、（ｂ）のそれぞれに従来および本実施形態のＳＡＷ発振器における２つのＳＡＷ素子のアドミタンス特性を示す。アドミタンス特性は、周波数とアドミタンス値との関係を示すものであり、図４（ａ）、（ｂ）のように、横軸を周波数、縦軸をアドミタンス値としたときに波形の曲線となる。

周波数変化検出型センサとしての作用を考えた場合、必ずしも従来のようにＳＡＷ素子そのものの共振周波数を変える必要はなく、発振回路と組み合わせた場合の２つのＳＡＷ素子の発振周波数に差があれば良い。

すなわち、図４（ａ）に示すように、ＳＡＷ素子と発振回路との組み合せによって定まる発振周波数は、ＳＡＷ素子のアドミタンス特性と発振回路のアドミタンス特性の交点Ｘ１、Ｘ２で決まる。なお、交点は、低周波側と高周波側（図４中の左側と右側）の２つが存在するが、高周波側（図４中の右側）の交点Ｘ１、Ｘ２が発振条件を満たす交点である。

従来では、図４（ａ）に示すように、共振周波数が異なる２つのＳＡＷ素子（第１、第２ＳＡＷ共振子）を用いることで、２つのＳＡＷ素子のアドミタンス特性と発振回路のアドミタンス特性の交点Ｘ１、Ｘ２を異ならせて差周波を得ていた。

これに対して、本実施形態では、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４の間で交差指幅Ｌ１、Ｌ２を異ならせることで、図４（ｂ）に示すように、両素子のアドミタンス特性の波高値、すなわち、アドミタンス特性を示す波形の振幅Ａ１、Ａ２を異ならせている。ちなみに、第１発振回路３と第２発振回路５とは、回路構成が同じであり、アドミタンス特性も同じであるので、発振回路のアドミタンス特性を示す直線は１つである。

これにより、第１ＳＡＷ共振子２のアドミタンス特性と第１発振回路３のアドミタンス特性との第１交点Ｘ１と、第２ＳＡＷ共振子４のアドミタンス特性と第２発振回路５のアドミタンス特性との第２交点Ｘ２をわずかに異ならせることができ、従来よりも微小な差周波を得ることができる。

つまり、本実施形態では、２つのＳＡＷ素子のアドミタンス特性が同じであれば、２つのＳＡＷ素子のアドミタンス特性と発振回路のアドミタンス特性の交点Ｘ１、Ｘ２は一致し、それらの一方のアドミタンス特性を示す波形の振幅を変えると、その交点Ｘ１、Ｘ２がわずかにずれることを利用している。アドミタンスのピーク高さ（波高値）は交差指幅に敏感に変化するが、共振周波数は鈍感であるため、微小な発振周波数の調整が可能となる。

交差指幅の設定時においては、例えば、２つのＳＡＷ共振子の仮の交差指幅を設定した後、２つのＳＡＷ素子のアドミタンス特性と発振回路のアドミタンス特性との交点をシミュレーションにより求める。そして、その交点の差が所望の差周波に近づくように、２つの交差指幅の設定値を少しずつ変更することで、２つのＳＡＷ共振子の交差指幅を設定することができる。

このようにして、本実施形態によれば、１ＫＨｚ〜５００ＫＨｚの範囲であって、１ＫＨｚ程度の単位で、所望の差周波が得られる。

図５に、本実施形態の第１、第２ＳＡＷ共振子の一例を示す。具体的には、図５に示すように、第１ＳＡＷ共振子２の公差指幅Ｌ１を２０λ、第２ＳＡＷ共振子４の公差指幅Ｌ２を４０λとしたとき、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４の共振周波数は２０３．８０ＭＨｚで同じであり、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４の発振回路と組み合わせた発振周波数は、２０４．４７ＭＨｚ、２０４．６７ＭＨｚであり、得られた差周波は２００ＫＨｚである。なお、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、ともに、櫛歯電極１２、１３の対数が１０対であり、反射器１４、１５を構成する電極が７０本である。

また、本実施形態では、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、各電極のピッチやメタライゼーションレシオが同じであるため、共振周波数も同じであり、このため、温度特性も同じであり、すなわち、温度変化による共振周波数の変化量も同じである。よって、本実施形態によれば、両者の共振周波数の差を取れば、温度変化による共振周波数の変化量はキャンセルされるので、周波数変化検出型センサの検出結果に誤差が生じないようにできる。

なお、本実施形態では、第２ＳＡＷ共振子４は、櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極の交差指幅Ｌ２が全て同じであったが、一部が異なっていても良い。例えば、第２ＳＡＷ共振子４の櫛歯電極１２、１３の交差指幅Ｌ２を第１ＳＡＷ共振子２と異ならせ、第２ＳＡＷ共振子４の反射器１４、１５の交差指幅を第１ＳＡＷ共振子２と同じとしても良い。また、櫛歯電極１２、１３のうち一部の櫛歯部１２ａ、１３ａの交差指幅Ｌ２を第１ＳＡＷ共振子２と異ならせ、他の櫛歯部および反射器の交差指幅を第１ＳＡＷ共振子２と同じとしても良い。

（第２実施形態）
図６に本実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図を示す。

本実施形態では、櫛歯電極１２、１３の対数が、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４の間で異なっており、第１ＳＡＷ共振子２がＮ対に対して、第２ＳＡＷ共振子４が（Ｎ±α）対となっている。

なお、反射器１４、１５を構成する電極の本数、櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極幅ｈ１、ｈ２、各電極のピッチｐ１、ｐ２、各電極の交差指幅等の他の構成については、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で同じである。

これにより、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、アドミタンス特性を示す波形の振幅が異なっている。この結果、本実施形態においても、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４のアドミタンス特性と第１、第２発振回路３、５のアドミタンス特性の交点Ｘ１、Ｘ２をわずかに異ならせることができ、従来よりも微小な差周波を得ることができる。

ここで、図７に、本実施形態の第１、第２ＳＡＷ共振子の一例を示す。

図７に示すように、第１ＳＡＷ共振子２の櫛歯電極１２、１３の対数を１０対、第２ＳＡＷ共振子４の櫛歯電極１２、１３の対数を８対としたとき、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４と発振回路とを組み合わせた発振周波数は、それぞれ、２０４．４７ＭＨｚ、２０４．４４ＭＨｚであり、得られた差周波は３０ＫＨｚである。このとき、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、ともに、公差指幅が２０λであり、反射器１４、１５を構成する電極が７０本である。

また、本実施形態では、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、各電極のピッチｐ１、ｐ２やメタライゼーションレシオも同じであるため、共振周波数の差異はほとんどなく、温度特性もほぼ同じとなる。

（第３実施形態）
図８に本実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図を示す。

本実施形態では、反射器１４、１５を構成する電極の数が、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異なっている。図８では、第２ＳＡＷ共振子４の方が第１ＳＡＷ共振子２よりも、反射器１４、１５の電極数が少なくなっているが、反対に多くても良い。

なお、櫛歯電極１２、１３の対数、櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極幅ｈ１、ｈ２、各電極のピッチｐ１、ｐ２、各電極の交差指幅等の他の構成については、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で同じである。

（第４実施形態）
図９に本実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図を示す。

本実施形態では、櫛歯電極１２、１３のバスバー１２ｂ、１３ｂのＹ軸方向での長さが、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異なっている。

具体的には、第２ＳＡＷ共振子４は、第１ＳＡＷ共振子２よりもバスバー１２ｂ、１３ｂが長く、実装配線１６との接続部であるパッド１６ａが、櫛歯部１２ａ、１３ａから離れた位置に設けられている。このため、櫛歯部１２ａ、１３ａからパッド１６ａまでのバスバー１２ｂの長さが、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異なっている。

なお、櫛歯電極１２、１３の対数、反射器１４、１５を構成する電極の本数、櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極幅ｈ１、ｈ２、各電極のピッチｐ１、ｐ２、各電極の交差指幅等の他の構成については、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で同じである。

本実施形態では、バスバー１２ｂ、１３ｂでの寄生容量が、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異なっているので、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４のアドミタンス特性を示す波形の振幅も異なっている。

このため、本実施形態においても、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４のアドミタンス特性と第１、第２発振回路３、５のアドミタンス特性の交点Ｘ１、Ｘ２をわずかに異ならせることができ、従来よりも微小な差周波を得ることができる。

なお、本実施形態では、パッド１６ａの位置が第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異なっていたが、パッド１６ａの位置を第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で同じとしても良い。バスバー１２ｂ、１３ｂの長さが異なれば、寄生容量も異なるからである。

（第５実施形態）
図１０に本実施形態における第１、第２ＳＡＷ共振子の平面図を示し、図１１（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図１０中のＸＩａ−ＸＩａ線断面図、ＸＩｂ−ＸＩｂ線断面図を示す。

本実施形態では、櫛歯電極１２、１３と反射器１４、１５とを構成する電極のメタライゼーションレシオが、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異なっている。

すなわち、図１０、１１に示すように、第２ＳＡＷ共振子４は、櫛歯電極１２、１３と反射器１４、１５とを構成する電極の全部において、電極のピッチｐ２が第１ＳＡＷ共振子２のピッチｈ１と同一で、電極幅ｈ２が第１ＳＡＷ共振子２の電極幅ｈ１よりも大きく、隣り合う電極間の空隙（自由表面）が小さくなっている。なお、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４のメタライゼーションレシオの大小関係を逆にしても良い。

櫛歯電極１２、１３の対数、反射器１４、１５を構成する電極の本数、櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極幅のピッチｐ１、ｐ２、各電極の交差指幅等の他の構成については、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で同じである。

また、本実施形態では、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、各電極のピッチｐ１、ｐ２が同じであるため、ピッチを第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異ならせた場合よりも共振周波数の差異は小さい。このため、本実施形態によれば、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４の共振周波数を同程度に近づけることができ、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４の共振周波数の温度特性を近づけることができる。

なお、本実施形態では、第２ＳＡＷ共振子４の各電極の全部のメタライゼーションレシオが、第１ＳＡＷ共振子２と異なっていたが、各電極の一部を異ならせても良い。例えば、櫛歯電極１２、１３のメタライゼーションレシオを異ならせ、反射器１４、１５のメタライゼーションレシオを同じとしても良い。また、櫛歯電極１２、１３のうち一部の櫛歯部１２ａ、１３ａのメタライゼーションレシオを異ならせ、他の櫛歯部および反射器のメタライゼーションレシオを同じとしても良い。

（他の実施形態）
（１）図１２、１３に第１、第２ＳＡＷ共振子の断面図を示す。図１２、１３は、図３に対応している。

上述の各実施形態では、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４は、圧電材料の単結晶からなる圧電基板１１の上に各電極を形成した構成であったが、図１２、１３に示すように、単結晶からなる圧電基板１１の代わりに、圧電材料の薄膜で構成された圧電薄膜２３の上に各電極を形成した構成としても良い。

ここで、図１２に示す第１、第２ＳＡＷ共振子２、４では、基板２１上に下部酸化膜２２、圧電薄膜２３、上部酸化膜２４が順に積層されており、上部酸化膜２４上に櫛歯電極１２、１３および反射器１４、１５を構成する各電極が形成されている。

また、図１３に示す第１、第２ＳＡＷ共振子２、４では、図１２に示す構造に対して、基板２１と下部酸化膜２２の間に下部電極２５を追加している。

（２）上述の各実施形態では、第１ＳＡＷ共振子２を有する第１発振回路３と、第２ＳＡＷ共振子４を有する第２発振回路５とを別々の発振回路としたが、１つの発振回路として構成しても良い。この場合、１つの発振回路は、第１ＳＡＷ共振子２を構成要素とした発振ループを形成する第１発振回路部と、第２ＳＡＷ共振子４を構成要素とした発振ループを形成する第２発振回路部とを備えていれば良い。

（３）上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。例えば、第１、第２実施形態とを組み合わせて、交差指幅と櫛歯電極の対数とを、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異ならせても良い。さらに、第３実施形態を組み合わせて、交差指幅と櫛歯電極の対数と反射器を構成する電極の数とを、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異ならせても良い。さらに、第４実施形態を組み合わせて、交差指幅と櫛歯電極の対数と反射器を構成する電極の数とバスバーの長さとを、第１、第２ＳＡＷ共振子２、４間で異ならせても良い。

（４）上述の各実施形態では、本発明のＳＡＷ発振器を周波数変化検出型センサとして用いる場合を説明したが、本発明のＳＡＷ発振器を他の用途に用いても良い。

１ＳＡＷ発振器（弾性表面波発振器）
２第１ＳＡＷ共振子（第１弾性表面波素子）
３第１発振回路（第１発振回路部）
４第２ＳＡＷ共振子（第２弾性表面波素子）
５第２発振回路（第２発振回路部）
１１圧電基板
１２、１３櫛歯電極
１４、１５反射器

Claims

圧電材料上に形成された櫛歯電極（１２、１３）および反射器（１４、１５）をそれぞれ有する第１、第２弾性表面波素子（２、４）と、
前記第１弾性表面波素子（２）を構成要素とした発振ループを形成する第１発振回路部（３）と、
前記第２弾性表面波素子（４）を構成要素とした発振ループを形成する第２発振回路部（５）とを備え、
前記第１、第２発振回路部（３、５）は、同一のアドミタンス特性を有し、
前記第１、第２弾性表面波素子（２、４）は、前記櫛歯電極（１２、１３）および前記反射器（１４、１５）を構成する各電極のピッチ（ｐ１、ｐ２）が同一であるとともに、周波数とアドミタンス値の関係を示すアドミタンス特性の波形の振幅が異なっており、
前記第１弾性表面波素子（２）のアドミタンス特性と前記第１発振回路部（３）のアドミタンス特性との発振条件を満たす第１交点（Ｘ１）と、前記第２弾性表面波素子（４）のアドミタンス特性と前記第２発振回路部（５）のアドミタンス特性との発振条件を満たす第２交点（Ｘ２）との位置が、異なる周波数であることを特徴とする弾性表面波発振器。
前記櫛歯電極（１２、１３）と前記反射器（１４、１５）とを構成する電極の少なくとも一部の公差指幅（Ｌ１、Ｌ２）が、前記第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異なることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波発振器。
前記櫛歯電極（１２、１３）の対数が、前記第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異なることを特徴とする請求項１または２に記載の弾性表面波発振器。
前記反射器（１４、１５）を構成する電極の数が、前記第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の弾性表面波発振器。
前記櫛歯電極（１２、１３）は、複数の櫛歯部（１２ａ、１３ａ）を連結するバスバー（１２ｂ、１３ｂ）を有しており、
前記バスバー（１２ｂ、１３ｂ）の長さが、前記第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異なることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の弾性表面波発振器。
前記櫛歯電極（１２、１３）と前記反射器（１４、１５）とを構成する電極の少なくとも一部のメタライゼーションレシオが、前記第１、第２弾性表面波素子（２、４）間で異なることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の弾性表面波発振器。