JP2013115496A - Oscillator and elastic surface-wave element for oscillator - Google Patents

Oscillator and elastic surface-wave element for oscillator Download PDF

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Noritugu Matsukura
徳丞 松倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact oscillator producing a stable frequency signal over a wide temperature range, and to provide an elastic surface-wave element for this oscillator.SOLUTION: A first resonator 2 and a second resonator 3 are arranged on a common piezoelectric substrate 1, and in order to use a signal output from the second resonator 3 as a signal for temperature compensation, the resonance frequencies f1, f2 of the first resonator 2 and the second resonator 3 respectively are set to values different from each other. More specifically, a period length λ1 of an IDT electrode 12 in the first resonator 2 and a period length λ2 of the IDT electrode 12 in the second resonator 3 are set to values different from each other, and the film thicknesses t1, t2 of these IDT electrodes 12 are set to dimensions different from each other.

Description

本発明は、設定周波数信号を出力する発振器及びこの発振器に用いられる弾性表面波素子に関する。   The present invention relates to an oscillator that outputs a set frequency signal and a surface acoustic wave device used in the oscillator.

圧電振動子(水晶振動子)は、基準周波数(設定周波数)信号を出力する発振源として、発振器に広く使用されている。このような発振器の一つとして、出力信号の安定性を高めるため、例えば温度センサ及びヒータを備えた恒温槽内に水晶振動子を収納することにより、周囲の温度の影響を抑えるように構成された温度制御水晶発振器(OCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)が知られている。   A piezoelectric vibrator (quartz crystal vibrator) is widely used in an oscillator as an oscillation source that outputs a reference frequency (set frequency) signal. As one of such oscillators, in order to increase the stability of the output signal, for example, a quartz resonator is housed in a thermostatic chamber equipped with a temperature sensor and a heater, so that the influence of the ambient temperature is suppressed. A temperature-controlled crystal oscillator (OCXO) is known.

ここで、近年の電子機器の小型化及び高周波数化に伴って、発振器についても小型化が要求されている。そのため、水晶振動子を用いた発振器に代えて、SAW(Surface Acoustic Wave)を利用した発振器が検討されている。具体的には、圧電基板上に例えば1ポート型のSAW共振子を形成して、この共振子を発振器に適用しようとしている。しかし、SAWを利用した共振子であっても、温度安定性を得ようとすると、依然として恒温槽が必要となり、従って小型化は困難である。また、恒温槽を用いると、ヒータへの給電が必要であり、更にヒータによる共振子への入熱効率もそれ程良くないので、発振器の省電力化も困難である。更にまた、恒温槽用の温度センサが共振子に対して離間して配置されるので、共振子は、基準周波数信号を出力できる温度とは異なる温度となっているおそれもある。   Here, with the recent downsizing and higher frequency of electronic devices, the oscillators are also required to be downsized. Therefore, an oscillator using SAW (Surface Acoustic Wave) instead of an oscillator using a crystal resonator has been studied. Specifically, for example, a 1-port SAW resonator is formed on a piezoelectric substrate, and this resonator is applied to an oscillator. However, even with a resonator using SAW, if temperature stability is to be obtained, a constant temperature bath is still required, and therefore miniaturization is difficult. In addition, when a thermostatic bath is used, it is necessary to supply power to the heater, and furthermore, the heat input efficiency to the resonator by the heater is not so good, so that it is difficult to save power in the oscillator. Furthermore, since the temperature sensor for the thermostatic chamber is arranged away from the resonator, the resonator may be at a temperature different from the temperature at which the reference frequency signal can be output.

特許文献1には、既述の水晶振動子を2つ並べると共にこれら水晶振動子の一方を温度検出用のセンサとして利用することにより、恒温槽を用いずに小型の発振器を構成した技術について記載されている。また、特許文献2、3には、共通の基板上に複数の弾性表面波素子(共振器)M1、M2を配置すると共に、これら弾性表面波素子のうち一方に対して他方が傾斜するように配置して、各々の弾性表面波素子に対して並列に信号の入出力を行う技術について記載されている。しかしながら、これら特許文献1〜3には、温度安定性に優れた小型の発振器については記載されていない。   Patent Document 1 describes a technique in which a small-sized oscillator is configured without using a thermostatic chamber by arranging two of the crystal resonators described above and using one of these crystal resonators as a temperature detection sensor. Has been. In Patent Documents 2 and 3, a plurality of surface acoustic wave elements (resonators) M1 and M2 are arranged on a common substrate, and one of these surface acoustic wave elements is inclined with respect to the other. A technique for arranging and inputting / outputting signals in parallel to each surface acoustic wave element is described. However, these Patent Documents 1 to 3 do not describe a small oscillator having excellent temperature stability.

特開2007−108170JP2007-108170 特開昭53−145595(第9図)JP-A-53-145595 (Fig. 9) 特開2004−274696(図15)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-274696 (FIG. 15)

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で且つ広い温度範囲に亘って安定した周波数信号が得られる発振器及びこの発振器用の弾性表面波素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a small-sized oscillator capable of obtaining a stable frequency signal over a wide temperature range and a surface acoustic wave element for the oscillator. It is in.

本発明の発振器は、
圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備えた第1の共振子と、
前記圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備え、前記第1の共振子とは共振周波数が異なる値に設定された第2の共振子と、
前記第1の共振子及び前記第2の共振子に夫々接続される第1の発振回路及び第2の発振回路と、
前記第1の発振回路の出力信号の周波数及び前記第2の発振回路の出力信号の周波数の少なくとも一方は、温度検出のために用いられることを特徴とする。
The oscillator of the present invention is
A first resonator comprising an IDT electrode formed on a piezoelectric substrate and reflectors disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode;
An IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, and a reflector disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode, each having a resonance frequency different from that of the first resonator A second resonator set to a value;
A first oscillation circuit and a second oscillation circuit respectively connected to the first resonator and the second resonator;
At least one of the frequency of the output signal of the first oscillation circuit and the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used for temperature detection.

前記発振器は、以下のように構成しても良い。
前記第2の発振回路の出力信号の周波数に対応する信号を温度検出信号として用いるか、あるいは前記第1の発振回路の出力信号の周波数及び前記第2の発振回路の出力信号の周波数の差分に対応する信号を温度検出信号として用い、前記温度検出信号に基づいて前記第1の発振周波数の温度変動分を補償する構成。
発振器は、恒温槽付き発振器として構成され、
前記第2の発振回路の出力信号の周波数に対応する信号を温度検出信号として用いるか、あるいは前記第1の発振回路の出力信号の周波数及び前記第2の発振回路の出力信号の周波数の差分に対応する信号を温度検出信号として用い、前記温度検出信号に基づいて前記恒温槽の加熱源の供給電力を制御する構成。
前記第1の共振子及び前記第2の共振子は、各々のIDT電極における電極指の周期長が互いに異なる値に設定されている構成。前記第1の共振子及び前記第2の共振子は、各々のIDT電極における電極指の膜厚が互いに異なる寸法に設定されている構成。前記第1の共振子及び前記第2の共振子は、前記圧電基板上における弾性表面波の伝搬方向が互いに異なる向きとなるように、これら第1の共振子及び第2の共振子のうち一方の共振子に対して他方の共振子が傾斜して配置されている構成。
The oscillator may be configured as follows.
A signal corresponding to the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used as a temperature detection signal, or the difference between the frequency of the output signal of the first oscillation circuit and the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used. A configuration in which a corresponding signal is used as a temperature detection signal, and a temperature variation of the first oscillation frequency is compensated based on the temperature detection signal.
The oscillator is configured as a thermostatic oscillator,
A signal corresponding to the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used as a temperature detection signal, or the difference between the frequency of the output signal of the first oscillation circuit and the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used. The structure which uses the corresponding signal as a temperature detection signal, and controls the power supply of the heating source of the thermostat based on the temperature detection signal.
The first resonator and the second resonator are configured such that the period lengths of the electrode fingers in each IDT electrode are set to different values. The first resonator and the second resonator are configured such that film thicknesses of electrode fingers in each IDT electrode are set to different dimensions. The first resonator and the second resonator are one of the first resonator and the second resonator so that the propagation directions of the surface acoustic waves on the piezoelectric substrate are different from each other. A configuration in which the other resonator is inclined with respect to the other resonator.

また、本発明の発振器は、
圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備えた第1の共振子と、
前記圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備え、前記第1の共振子とは共振周波数が異なる値に設定された第2の共振子と、
前記第1の共振子及び前記第2の共振子に夫々接続される第1の発振回路及び第2の発振回路と、
前記第1の発振回路の出力信号の周波数及び前記第2の発振回路の出力信号の周波数の差分を検出する周波数差検出部と、を備え、
この周波数差検出部にて得られた周波数差に対応する周波数の発振出力を得るように構成されたことを特徴とする。
The oscillator of the present invention is
A first resonator comprising an IDT electrode formed on a piezoelectric substrate and reflectors disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode;
An IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, and a reflector disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode, each having a resonance frequency different from that of the first resonator A second resonator set to a value;
A first oscillation circuit and a second oscillation circuit respectively connected to the first resonator and the second resonator;
A frequency difference detection unit that detects a difference between the frequency of the output signal of the first oscillation circuit and the frequency of the output signal of the second oscillation circuit;
The present invention is characterized in that an oscillation output having a frequency corresponding to the frequency difference obtained by the frequency difference detection unit is obtained.

本発明の弾性表面波素子は、
圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備えた第1の共振子と、
前記圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備え、前記第1の共振子とは共振周波数が異なる値に設定された第2の共振子と、
前記圧電基板上に形成され、前記第1の共振子を第1の発振回路に接続するための第1の信号ポートと、
前記圧電基板上に形成され、前記第2の共振子を第2の発振回路に接続するために、前記第1の信号ポートとは独立して設けられた第2の信号ポートと、を備えたことを特徴とする。
The surface acoustic wave device of the present invention is
A first resonator comprising an IDT electrode formed on a piezoelectric substrate and reflectors disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode;
An IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, and a reflector disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode, each having a resonance frequency different from that of the first resonator A second resonator set to a value;
A first signal port formed on the piezoelectric substrate for connecting the first resonator to a first oscillation circuit;
A second signal port formed on the piezoelectric substrate and provided independently of the first signal port to connect the second resonator to a second oscillation circuit; It is characterized by that.

本発明は、共通の圧電基板上に第1の共振子及び第2の共振子を配置すると共に、これら第1の共振子及び第2の共振子の互いの共振周波数をずらしている。そのため、これら第1の共振子及び第2の共振子に夫々接続される第1の発振回路及び前記第2の発振回路の出力信号の少なくとも一方を温度検出のために用いることにより、広い温度範囲に亘って安定した周波数信号を出力できる小型の発振器及び弾性表面波素子を得ることができる。   In the present invention, the first resonator and the second resonator are disposed on a common piezoelectric substrate, and the resonance frequencies of the first resonator and the second resonator are shifted from each other. Therefore, by using at least one of the output signals of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit connected to the first resonator and the second resonator, respectively, for temperature detection, a wide temperature range can be obtained. Thus, it is possible to obtain a small oscillator and a surface acoustic wave device that can output a stable frequency signal over a wide range.

本発明の弾性表面波素子の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the surface acoustic wave element of this invention. 前記弾性表面波素子を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the said surface acoustic wave element. 前記弾性表面波素子の周波数特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the frequency characteristic of the said surface acoustic wave element. 前記弾性表面波素子の周波数特性の温度変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the temperature change of the frequency characteristic of the said surface acoustic wave element. 前記弾性表面波素子が適用される本発明の発振器の一例を概略的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows roughly an example of the oscillator of this invention with which the said surface acoustic wave element is applied. 前記弾性表面波素子の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the said surface acoustic wave element. 前記発振器の他の例を概略的に示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram schematically showing another example of the oscillator. 前記発振器の別の例を概略的に示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram schematically showing another example of the oscillator.

本発明の発振器に用いられる弾性表面波素子の実施の形態の一例について、図1及び図2を参照して説明する。この弾性表面波素子は、図1に示すように、共通の圧電基板1上に各々配置された2つのSAW共振子2、3を備えており、以下に説明するように、これらSAW共振子2、3における各々の共振周波数が互いに異なる値となるように構成されている。この例では、圧電基板1は、STカット板である水晶により構成されている。図1において、圧電基板1上における弾性波(弾性表面波)の伝搬方向を左右方向、弾性波の伝搬方向に直交する方向を前後方向と呼ぶと、SAW共振子2及びSAW共振子3は、圧電基板1上において夫々手前側及び奥側に配置されている。以下の説明において、これらSAW共振子2及びSAW共振子3について、便宜上夫々「第1の共振子」及び「第2の共振子」と呼ぶこととする。   An example of an embodiment of a surface acoustic wave element used in the oscillator of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the surface acoustic wave element includes two SAW resonators 2 and 3 disposed on a common piezoelectric substrate 1. As described below, these SAW resonators 2 are provided. 3 are configured such that the resonance frequencies in 3 are different from each other. In this example, the piezoelectric substrate 1 is made of quartz that is an ST cut plate. In FIG. 1, when the propagation direction of the elastic wave (surface acoustic wave) on the piezoelectric substrate 1 is referred to as the left-right direction and the direction orthogonal to the propagation direction of the elastic wave is referred to as the front-rear direction, the SAW resonator 2 and the SAW resonator 3 are On the piezoelectric substrate 1, it is arrange | positioned at the near side and the back | inner side, respectively. In the following description, these SAW resonator 2 and SAW resonator 3 will be referred to as “first resonator” and “second resonator” for convenience.

第1の共振子2は、IDT(Inter Digital Transducer)電極12と、このIDT電極12の左右両側に各々配置された反射器13、13とを備えている。IDT電極12は、左右方向に各々伸びると共に互いに平行となるように形成された一対のバスバー14、14と、これらバスバー14、14の一方側から他方側に向かって交互に交差するように櫛歯状に配置された複数の電極指15とを備えている。この例では、互いに隣接して伸びる2本の電極指15、15が左右方向に周期的に配置されており、これら2本の電極指15、15の幅寸法及び電極指15、15間の離間寸法からなる周期長λ1は、例えば4.3μm程度となっている。   The first resonator 2 includes an IDT (Inter Digital Transducer) electrode 12 and reflectors 13 and 13 disposed on the left and right sides of the IDT electrode 12, respectively. The IDT electrode 12 has a pair of bus bars 14 and 14 formed so as to extend in the left-right direction and be parallel to each other, and comb teeth so as to alternately cross from one side of the bus bars 14 to the other side. And a plurality of electrode fingers 15 arranged in a shape. In this example, two electrode fingers 15, 15 extending adjacent to each other are periodically arranged in the left-right direction, the width dimension of these two electrode fingers 15, 15 and the separation between the electrode fingers 15, 15. The cycle length λ1 consisting of dimensions is, for example, about 4.3 μm.

一対のバスバー14、14のうち例えば手前側のバスバー14には、圧電基板1の端部領域から伸びる引き出し電極16の一端側が接続されており、この引き出し電極16の他端側は、前記端部領域に形成された第1の信号ポート21aに接続されている。また、奥側のバスバー14は、同様に引き出し電極16を介して、圧電基板1の端部側に形成された第1の信号ポート21bに接続されている。   One end side of the extraction electrode 16 extending from the end region of the piezoelectric substrate 1 is connected to, for example, the front bus bar 14 of the pair of bus bars 14, 14. The other end side of the extraction electrode 16 is connected to the end portion. It is connected to the first signal port 21a formed in the region. Similarly, the bus bar 14 on the back side is connected to the first signal port 21 b formed on the end side of the piezoelectric substrate 1 through the extraction electrode 16.

反射器13、13は、一対のグレーティングバスバー17、17及びこれらグレーティングバスバー17、17同士を互いに接続するように配置された複数のグレーティング電極指18を各々備えている。グレーティング電極指18についても、既述の周期長λ1となるように配置されている。また、図2に示すように、これらIDT電極12及び反射器13、13の膜厚t1は、例えば0.14μmとなっている。従って、この第1の共振子2の共振周波数f1は、例えば315MHzとなっている。尚、図2は、図1におけるA−A線にて圧電基板1を切断した縦断面図を示している。   The reflectors 13 and 13 each include a pair of grating bus bars 17 and 17 and a plurality of grating electrode fingers 18 disposed so as to connect the grating bus bars 17 and 17 to each other. The grating electrode fingers 18 are also arranged so as to have the above-described cycle length λ1. As shown in FIG. 2, the film thickness t1 of the IDT electrode 12 and the reflectors 13 and 13 is, for example, 0.14 μm. Accordingly, the resonance frequency f1 of the first resonator 2 is, for example, 315 MHz. 2 shows a longitudinal sectional view of the piezoelectric substrate 1 cut along the line AA in FIG.

第2の共振子3は、第1の共振子2と同様に、IDT電極12及びこのIDT電極12の左右両側に各々配置された反射器13、13を備えている。この第2の共振子3におけるIDT電極12の奥側のバスバー14は、引き出し電極16を介して、圧電基板1の端部側に設けられた第2の信号ポート22aに接続されている。また、第2の共振子3におけるIDT電極12の手前側のバスバー14は、同様に引き出し電極16を介して、圧電基板1の端部側に設けられた第2の信号ポート22bに接続されている。従って、これら第2の信号ポート22a、22bは、第1の信号ポート21a、21bとは独立して(導通しないように)設けられている。後述の発振回路23(24)は、例えば図示しないワイヤなどを介して信号ポート21a、21b(22a、22b)に接続される。   Similar to the first resonator 2, the second resonator 3 includes an IDT electrode 12 and reflectors 13 and 13 disposed on both the left and right sides of the IDT electrode 12. The bus bar 14 on the back side of the IDT electrode 12 in the second resonator 3 is connected to the second signal port 22 a provided on the end side of the piezoelectric substrate 1 through the extraction electrode 16. Similarly, the bus bar 14 on the near side of the IDT electrode 12 in the second resonator 3 is connected to the second signal port 22b provided on the end side of the piezoelectric substrate 1 through the extraction electrode 16 in the same manner. Yes. Therefore, these second signal ports 22a and 22b are provided independently of the first signal ports 21a and 21b (so as not to conduct). An oscillation circuit 23 (24), which will be described later, is connected to the signal ports 21a and 21b (22a and 22b) via, for example, a wire (not shown).

第2の共振子3では、電極指15やグレーティング電極指18の周期長λ2は、第1の共振子2における周期長λ1とは異なる寸法例えば4.5μmとなっている。また、第2の共振子3におけるIDT電極12の膜厚t2は、第1の共振子2における膜厚t1とは異なる寸法例えば0.15μmとなっている。従って、第2の共振子3の共振周波数f2は、図3に示すように、例えば300MHz(≠f1)となっている。この時、共通の圧電基板1上に2つの第1の共振子2及び第2の共振子3を形成していることから、これら共振子2、3の置かれる雰囲気の温度がほぼ揃う。そのため、図4に示すように、これら共振子2、3の各々の温度特性(温度変化に対して共振周波数が変化する度合い)についても互いに揃う。尚、図3及び図4は、各々の共振子2、3の特性を模式的に示している。   In the second resonator 3, the period length λ2 of the electrode finger 15 and the grating electrode finger 18 is different from the period length λ1 of the first resonator 2, for example, 4.5 μm. The film thickness t2 of the IDT electrode 12 in the second resonator 3 is a dimension different from the film thickness t1 in the first resonator 2, for example, 0.15 μm. Therefore, the resonance frequency f2 of the second resonator 3 is, for example, 300 MHz (≠ f1) as shown in FIG. At this time, since the two first resonators 2 and the second resonator 3 are formed on the common piezoelectric substrate 1, the temperature of the atmosphere in which the resonators 2 and 3 are placed is almost the same. Therefore, as shown in FIG. 4, the temperature characteristics of each of the resonators 2 and 3 (the degree to which the resonance frequency changes with respect to the temperature change) are also aligned with each other. 3 and 4 schematically show the characteristics of the respective resonators 2 and 3.

次に、このような弾性表面波素子の製造方法について、リフトオフ技術を用いた場合を例に挙げて簡単に説明する。始めに、圧電基板1上に例えばアルミニウム(Al)などからなる金属膜を成膜し、続いてレジストマスクを介してドライエッチングを行うフォトリソグラフィ法により、例えば第2の共振子3を形成する。そして、この第2の共振子3を覆うように、別のレジストマスクを圧電基板1上に成膜すると共に、露光処理及び現像処理により、第1の共振子2、引き出し電極16及び信号ポート21、22に対応する領域が開口するように前記別のレジストマスクに開口部を形成する。その後、例えばアルミニウムの蒸着により前記開口部に金属膜を埋め込み、続いて圧電基板1を有機溶剤やアルカリ水溶液などに浸漬して、レジストマスクを当該レジストマスクの上方の不要な金属膜と共に除去することにより、既述の図1に示す弾性表面波素子が形成される。   Next, a method for manufacturing such a surface acoustic wave element will be briefly described by taking as an example the case of using a lift-off technique. First, for example, a second resonator 3 is formed by a photolithography method in which a metal film made of, for example, aluminum (Al) is formed on the piezoelectric substrate 1 and then dry etching is performed through a resist mask. Then, another resist mask is formed on the piezoelectric substrate 1 so as to cover the second resonator 3, and the first resonator 2, the extraction electrode 16, and the signal port 21 are formed by exposure processing and development processing. , 22 are formed in the other resist mask so that the regions corresponding to. Thereafter, for example, a metal film is embedded in the opening by vapor deposition of aluminum, and then the piezoelectric substrate 1 is immersed in an organic solvent or an alkaline aqueous solution to remove the resist mask together with an unnecessary metal film above the resist mask. As a result, the surface acoustic wave device shown in FIG. 1 is formed.

この時、リフトオフ技術に代えてエッチングを利用して弾性表面波素子を製造する場合には、始めにフォトリソグラフィ法により互いに同じ膜厚となるように共振子2、3を形成する。続いて、例えば第2の共振子3を覆うと共に第1の共振子2が露出するようにレジストマスクを形成し、その後第1の共振子2の膜厚t1が既述の寸法となるように、エッチング液により当該第1の共振子2をウエットエッチングする。   At this time, when a surface acoustic wave device is manufactured using etching instead of the lift-off technique, the resonators 2 and 3 are first formed so as to have the same film thickness by photolithography. Subsequently, for example, a resist mask is formed so as to cover the second resonator 3 and expose the first resonator 2, and then the film thickness t 1 of the first resonator 2 becomes the above-described dimension. Then, the first resonator 2 is wet-etched with an etching solution.

続いて、以上説明した弾性表面波素子を備えた発振器の一例について、図5を参照して説明する。この発振器(TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)は、外部に設定周波数fの信号を出力するための回路であり、TCXOの外部の温度変化に依らずに、あるいは外部の温度変化の影響を抑えて、この設定周波数fを出力できるように構成されている。この設定周波数fは、基準温度T例えば29℃において、基準電圧Vを以下に説明する第1の発振回路23に印加した時に得られる出力周波数である。 Next, an example of an oscillator including the surface acoustic wave element described above will be described with reference to FIG. This oscillator (TCXO: Tempered Compensated Crystal Oscillator) is a circuit for outputting a signal having a set frequency f 0 to the outside, and does not depend on the temperature change outside the TCXO or suppresses the influence of the temperature change outside the TCXO. It is configured so as to output the set frequency f 0. The set frequency f 0 is an output frequency obtained when a reference voltage V 0 is applied to a first oscillation circuit 23 described below at a reference temperature T 0, for example, 29 ° C.

第1の共振子2には、第1の信号ポート21a、21bを介して第1の発振回路23が接続されており、第2の共振子3には、同様に第2の信号ポート22a、22bを介して、当該第2の共振子3を温度センサーとして用いるための第2の発振回路24が接続されている。そして、これら発振回路23、24間には、第2の発振回路24から入力される温度補償用の周波数信号に基づいて既述の弾性表面波素子の温度を推定し、この温度において第1の発振回路23にて設定周波数fが得られる制御電圧V(V=V−ΔV)を演算するための制御電圧供給部41が信号出力部として設けられている。図5中42は、第2の発振回路24に制御電圧V10が入力される入力端であり、43は発振器の出力端である。また、図5中44はバリキャップダイオードである。 The first resonator 2 is connected to the first oscillation circuit 23 via the first signal ports 21a and 21b, and the second resonator 3 is similarly connected to the second signal port 22a, A second oscillation circuit 24 for using the second resonator 3 as a temperature sensor is connected via 22b. Between the oscillation circuits 23 and 24, the temperature of the surface acoustic wave element described above is estimated based on the temperature compensation frequency signal input from the second oscillation circuit 24. At this temperature, the first A control voltage supply unit 41 for calculating a control voltage V c (V c = V 0 −ΔV) at which the set frequency f 0 is obtained by the oscillation circuit 23 is provided as a signal output unit. 5 of 42 is an input terminal of the control voltage V 10 to the second oscillation circuit 24 is inputted, 43 is an output end of the oscillator. In FIG. 5, reference numeral 44 denotes a varicap diode.

具体的には、制御電圧供給部41は、第2の発振回路24から入力される周波数信号から周波数fを計測するための例えば周波数カウンターなどからなる周波数検出部45と、この周波数検出部45において計測した周波数fに基づいて温度Tを推定する温度推定部46と、温度推定部46において推定した温度Tに基づいて補償電圧ΔVを演算するための補償電圧演算部47と、補償電圧演算部47にて演算された補償電圧ΔVを基準電圧Vから減算した制御電圧Vを第1の発振回路23に出力するための混合器48と、を備えている。温度推定部46には、以下の(1)式に示す第2の発振回路24の周波数温度特性(例えば3次関数)が記憶されており、この温度特性と第2の発振回路24の発振周波数fとに基づいて、弾性表面波素子の温度が求められる。
f=f10{1+α(T−T10)3+β(T−T10)+γ} ・・・(1)
Specifically, the control voltage supply unit 41 includes a frequency detection unit 45 including, for example, a frequency counter for measuring the frequency f from the frequency signal input from the second oscillation circuit 24, and the frequency detection unit 45 A temperature estimation unit 46 that estimates the temperature T based on the measured frequency f, a compensation voltage calculation unit 47 that calculates the compensation voltage ΔV based on the temperature T estimated by the temperature estimation unit 46, and a compensation voltage calculation unit 47 It includes a mixer 48 for outputting a control voltage V c to the computed compensation voltage ΔV is subtracted from the reference voltage V 0 to the first oscillation circuit 23, the at. The temperature estimation unit 46 stores a frequency temperature characteristic (for example, a cubic function) of the second oscillation circuit 24 expressed by the following equation (1), and this temperature characteristic and the oscillation frequency of the second oscillation circuit 24 are stored. Based on f, the temperature of the surface acoustic wave element is obtained.
f = f 10 {1 + α 2 (T−T 10 ) 3 + β 2 (T−T 10 ) + γ 2 } (1)

また、補償電圧演算部47は、第1の発振回路23の温度特性である例えば3次関数発生器を備えており、以下の(2)〜(4)式及び温度Tに基づいて、補償電圧ΔVを求めるように構成されている。
ΔV=V(Δf/f) ・・・(2)
Δf/f=α(T−T)3+β(T−T)+γ ・・・(3)
ΔV=V{α(T−T)3+β(T−T)+γ}・・・・(4)
α、β、γ及びα、β、γは夫々第1の発振回路23及び第2の発振回路24に固有の定数であり、温度や基準電圧を種々変えて出力周波数を測定することにより求められる。尚、Δf=f−fであり、またf10は第2の発振回路24において基準温度T10にて基準電圧V10を印加した時に得られる出力周波数である。
Further, the compensation voltage calculation unit 47 includes, for example, a cubic function generator that is a temperature characteristic of the first oscillation circuit 23, and the compensation voltage is calculated based on the following equations (2) to (4) and the temperature T. It is comprised so that (DELTA) V may be calculated | required.
ΔV = V 0 (Δf / f 0 ) (2)
Δf / f 0 = α 1 (T−T 0 ) 3 + β 1 (T−T 0 ) + γ 1 (3)
ΔV = V 01 (T−T 0 ) 3 + β 1 (T−T 0 ) + γ 1 } (4)
α 1 , β 1 , γ 1 and α 2 , β 2 , γ 2 are constants specific to the first oscillating circuit 23 and the second oscillating circuit 24, respectively. It is obtained by measuring. Δf = f−f 0 , and f 10 is an output frequency obtained when the reference voltage V 10 is applied at the reference temperature T 10 in the second oscillation circuit 24.

この発振器において入力端42に制御電圧V10を入力すると、第2の発振回路24では、弾性表面波素子の温度Tに基づいて、既述の式(1)で求められる発振周波数fにおいて基本波の厚み滑り振動で発振する。この発振周波数fは、既述のように周波数検出部45を介して温度推定部46に入力され、この温度推定部46において弾性表面波素子の温度Tが推定される。そして、補償電圧演算部47では、温度推定部46にて得られた温度Tに基づいて補償電圧ΔVが演算され、混合器48を介して制御電圧Vが第1の発振回路23に印加される。第1の発振回路23では、弾性表面波素子の温度T及び制御電圧Vに応じた発振周波数f、即ち設定周波数fにおいて厚み滑り振動で振動する。つまり、温度Tでは、第1の発振回路23は、基準温度Tとの差分(T−T)だけ、当該第1の発振回路23の周波数温度特性の3次関数に沿って発振周波数fが設定周波数fからずれようとする。しかし、設定周波数fが得られる制御電圧Vを第1の発振回路23に印加していることから、即ち前記差分に対応する分だけ基準電圧Vよりも低い(あるいは高い)制御電圧Vを印加していることから、当該差分を相殺した出力周波数(設定周波数f)が得られる。 When inputting the control voltage V 10 to the input end 42 in the oscillator, the second oscillator circuit 24, based on the temperature T of the surface acoustic wave element, the fundamental wave at the oscillation frequency f obtained by the above equation (1) Oscillates with thickness-slip vibration. The oscillation frequency f is input to the temperature estimation unit 46 via the frequency detection unit 45 as described above, and the temperature estimation unit 46 estimates the temperature T of the surface acoustic wave element. Then, the compensation voltage calculation unit 47 calculates the compensation voltage ΔV based on the temperature T obtained by the temperature estimation unit 46, and the control voltage V c is applied to the first oscillation circuit 23 via the mixer 48. The The first oscillation circuit 23 vibrates with thickness shear vibration at an oscillation frequency f corresponding to the temperature T of the surface acoustic wave element and the control voltage V c , that is, a set frequency f 0 . That is, at the temperature T, the first oscillation circuit 23 causes the oscillation frequency f to follow the cubic function of the frequency temperature characteristic of the first oscillation circuit 23 by the difference (T−T o ) from the reference temperature T 0. but when you Zureyo from the set frequency f 0. However, since the control voltage V c for obtaining the set frequency f 0 is applied to the first oscillation circuit 23, that is, the control voltage V lower (or higher) than the reference voltage V 0 by the amount corresponding to the difference. Since c is applied, an output frequency (set frequency f 0 ) in which the difference is canceled is obtained.

上述の実施の形態によれば、共通の圧電基板1上に第1の共振子2及び第2の共振子3を配置すると共に、第2の共振子3の共振周波数(出力信号)を温度補償用の信号として用いるために、共振子2、3の共振周波数を互いにずらしている。そのため、これら共振子2、3では温度差がなくなるか、あるいは極めて小さくなるので、広い温度範囲に亘って安定した周波数信号を出力できる。そして、温度補償を行うにあたり、既述の恒温槽を用いていないことから、更には水晶基板の上下両面に電極膜を形成した水晶振動子よりも小型化が可能なSAW共振子(第1の共振子2及び第2の共振子3)を用いていることから、小型の発振器及び弾性表面波素子を得ることができる。また、このように小型の発振器を構成していることから、更には既述のように恒温槽を用いていないことから、省電力性に優れた共振器を得ることができる。   According to the above-described embodiment, the first resonator 2 and the second resonator 3 are disposed on the common piezoelectric substrate 1, and the resonance frequency (output signal) of the second resonator 3 is temperature compensated. Therefore, the resonance frequencies of the resonators 2 and 3 are shifted from each other. For this reason, the temperature difference between these resonators 2 and 3 disappears or becomes extremely small, and a stable frequency signal can be output over a wide temperature range. Since the constant temperature bath described above is not used in performing temperature compensation, the SAW resonator (first first) can be further downsized than a quartz crystal resonator in which electrode films are formed on both upper and lower surfaces of a quartz substrate. Since the resonator 2 and the second resonator 3) are used, a small oscillator and a surface acoustic wave element can be obtained. In addition, since the small oscillator is configured as described above, and since the thermostatic bath is not used as described above, a resonator excellent in power saving can be obtained.

この時、第1の共振子2及び第2の共振子3間において周期長λ1、λ2及び膜厚t1、t2を互いに異なる値としたが、共振周波数f1、f2を互いに異なる値に設定するにあたって、周期長λ及び膜厚tの少なくとも一方だけを変えるようにしても良い。また、膜厚tについて、共振子2、3間において反射器13の膜厚を揃えると共に、夫々のIDT電極12の膜厚だけを変えても良いし、あるいはIDT電極12の電極指15の膜厚だけを互いに変えても良い。更に、周期長λについて、共振子2、3間において各々の反射器13、13の周期長λを揃えると共に、IDT電極12の周期長λだけを互いに変えるようにしても良い。   At this time, the period lengths λ1 and λ2 and the film thicknesses t1 and t2 are different from each other between the first resonator 2 and the second resonator 3, but when the resonance frequencies f1 and f2 are set to different values. Only at least one of the period length λ and the film thickness t may be changed. In addition, regarding the film thickness t, the film thickness of the reflector 13 may be made uniform between the resonators 2 and 3, and only the film thickness of each IDT electrode 12 may be changed, or the film of the electrode finger 15 of the IDT electrode 12 Only the thicknesses may be changed. Further, with respect to the periodic length λ, the periodic lengths λ of the reflectors 13 and 13 may be made uniform between the resonators 2 and 3, and only the periodic length λ of the IDT electrode 12 may be changed.

次に、弾性表面波素子の他の例について、図6を参照して説明する。この例では、第1の共振子2及び第2の共振子3は、周期長λ及び膜厚tが互いに揃うように形成されると共に、共振周波数f1、f2が互いにずれるように、一方の共振子2(3)に対して他方の共振子3(2)が傾斜するように配置されている。具体的には、各々の共振子2、3においてバスバー14に沿って伸びる直線(電極指15の向きに対して直交する直線)に夫々「L1」及び「L2」を付すと、これら直線L1及び直線L2のなす角度θは、例えば45°となっている。尚、図6において、図1と同じ構成の部位については同じ符号を付して説明を省略している。   Next, another example of the surface acoustic wave element will be described with reference to FIG. In this example, the first resonator 2 and the second resonator 3 are formed such that the periodic length λ and the film thickness t are aligned with each other, and the resonance frequencies f1 and f2 are shifted from each other. The other resonator 3 (2) is disposed so as to be inclined with respect to the child 2 (3). Specifically, when “L1” and “L2” are attached to the straight lines (straight lines orthogonal to the direction of the electrode fingers 15) extending along the bus bar 14 in the resonators 2 and 3, respectively, The angle θ formed by the straight line L2 is 45 °, for example. In FIG. 6, parts having the same configuration as in FIG.

即ち、第1の共振子2は、前記直線L1が圧電基板1の結晶軸におけるX軸方向(圧電基板1の左右方向)と平行になるように形成されている。そして、第2の共振子3は、直線L2が圧電基板1のX軸に対して45°傾斜するように配置されている。従って、第1の共振子2及び第2の共振子3では、弾性波が夫々直線L1及び直線L2に沿うように伝搬するので、第1の共振子2及び第2の共振子3において弾性波の伝搬速度が互いに異なる速度となる。即ち、第2の共振子3の周期長λ2について、弾性波から見た時に、第1の共振子2の周期長λ1よりも長く形成していると言える。そのため、これら第1の共振子2及び第2の共振子3では、夫々の共振周波数f1、f2が互いに異なる値となる。この弾性表面波素子においても、既述の図5の発振器が構成され、同様の効果が得られる。   That is, the first resonator 2 is formed so that the straight line L1 is parallel to the X-axis direction (the left-right direction of the piezoelectric substrate 1) in the crystal axis of the piezoelectric substrate 1. The second resonator 3 is disposed such that the straight line L2 is inclined by 45 ° with respect to the X axis of the piezoelectric substrate 1. Therefore, in the first resonator 2 and the second resonator 3, the elastic wave propagates along the straight line L1 and the straight line L2, respectively. Therefore, the elastic wave in the first resonator 2 and the second resonator 3 is obtained. Are different from each other. That is, it can be said that the period length λ2 of the second resonator 3 is formed longer than the period length λ1 of the first resonator 2 when viewed from the elastic wave. Therefore, in the first resonator 2 and the second resonator 3, the resonance frequencies f1 and f2 are different from each other. Also in this surface acoustic wave element, the oscillator shown in FIG. 5 is configured, and the same effect can be obtained.

図6における角度θとしては、どのような角度であっても良く、具体的には0°<θ<180°(θ≠90°)であっても良い。また、第1の共振子2について、直線L1が圧電基板1のX軸に対して傾斜するように配置しても良く、この場合には直線L1、L2が夫々圧電基板1のY軸(X軸に直交する軸)に対して傾斜すると共に角度θ≠0°(180°)となるように構成しても良い。即ち、各々の共振子2、3は、弾性波が伝搬するように配置される。   The angle θ in FIG. 6 may be any angle, specifically, 0 ° <θ <180 ° (θ ≠ 90 °). Further, the first resonator 2 may be arranged such that the straight line L1 is inclined with respect to the X axis of the piezoelectric substrate 1. In this case, the straight lines L1 and L2 are respectively the Y axis (X It may be configured such that it is inclined with respect to the axis orthogonal to the axis and the angle θ ≠ 0 ° (180 °). That is, the resonators 2 and 3 are arranged so that elastic waves propagate.

また、図6のように第1の共振子2に対して第2の共振子3を傾斜させて配置すると共に、図1のようにこれら共振子2、3において周期長λや膜厚tを互いにずらしても良い。更に、共振周波数f1、f2を互いに異なる値に設定するにあたって、周期長λ、膜厚t及び傾斜角度θを調整することに代えて、あるいはこれら周期長λ、膜厚t及び傾斜角度θと共に、IDT電極12における電極指15の交差長(一方のバスバー14から伸びる電極指15と当該電極指15に隣接して他方のバスバー14から伸びる電極指15とが交差する寸法)を共振子2、3間で互いに変えるようにしても良い。   In addition, the second resonator 3 is inclined with respect to the first resonator 2 as shown in FIG. 6, and the period length λ and the film thickness t are set in these resonators 2 and 3 as shown in FIG. They may be shifted from each other. Further, in setting the resonance frequencies f1 and f2 to different values, instead of adjusting the period length λ, the film thickness t, and the inclination angle θ, or together with the period length λ, the film thickness t, and the inclination angle θ, The crossing length of the electrode finger 15 in the IDT electrode 12 (the dimension in which the electrode finger 15 extending from one bus bar 14 and the electrode finger 15 extending from the other bus bar 14 adjacent to the electrode finger 15 intersect) is defined as the resonator 2, 3. It may be changed between each other.

この時、共通の水晶基板に2つの水晶振動子を形成し、これら水晶振動子の一方を温度補償用として用いた場合(既述の特許文献1)には、これら水晶振動子の間で共振周波数をずらそうとすると、水晶基板の上下両面に形成される電極膜の膜厚や大きさ(表面積)を調整する手法を採らざるを得ない。一方、共振子2、3を用いた場合には、以上説明したように、膜厚tだけでなく、周期長λ及び傾斜角度θについても互いの共振周波数f1、f2を互いに異なる値に設定するにあたってのいわばパラメータとして利用できる。従って、共振子2、3の各々の共振周波数f1、f2について、容易に互いに異なる寸法に設定できる。言い換えると、共振子2、3を用いることにより、各々の共振周波数f1、f2を互いに異なる値に設定するにあたってのパラメータの調整幅を広く取ることができる。
以上の共振子2(3)としては、一つのIDT電極12を挟むように一対の反射器13、13を配置した構成を採ったが、これら反射器13、13間に複数のIDT電極12を配置しても良い。
At this time, when two crystal resonators are formed on a common crystal substrate and one of these crystal resonators is used for temperature compensation (Patent Document 1 described above), resonance occurs between these crystal resonators. If the frequency is to be shifted, a method of adjusting the film thickness and size (surface area) of the electrode films formed on the upper and lower surfaces of the quartz substrate has to be taken. On the other hand, when the resonators 2 and 3 are used, as described above, the resonance frequencies f1 and f2 are set to different values not only for the film thickness t but also for the period length λ and the inclination angle θ. In other words, it can be used as a parameter. Accordingly, the resonance frequencies f1 and f2 of the resonators 2 and 3 can be easily set to different dimensions. In other words, by using the resonators 2 and 3, it is possible to widen the parameter adjustment range when setting the resonance frequencies f1 and f2 to different values.
The above-described resonator 2 (3) has a configuration in which a pair of reflectors 13 and 13 are arranged so as to sandwich one IDT electrode 12, but a plurality of IDT electrodes 12 are provided between the reflectors 13 and 13. It may be arranged.

以下に、本発明の発振器の他の例について説明する。図7は、第1の発振回路23及び第2の発振回路24における各々の出力信号の差分を取るために、これら発振回路23、24に混合器48を周波数差検出部として接続した例を示している。即ち、共振子2、3では周波数温度特性が揃っていることから、発振回路23、24から出力される周波数信号の差分(f1−f2)は、外部の温度変化ではほとんど変化しないので、当該差分を設定周波数fとして利用しても良い。図7中25は、前記周波数信号の差分を逓倍するための逓倍回路である。 Hereinafter, other examples of the oscillator of the present invention will be described. FIG. 7 shows an example in which a mixer 48 is connected to the oscillation circuits 23 and 24 as a frequency difference detection unit in order to obtain the difference between the output signals of the first oscillation circuit 23 and the second oscillation circuit 24. ing. That is, since the frequency temperature characteristics of the resonators 2 and 3 are uniform, the difference (f1-f2) between the frequency signals output from the oscillation circuits 23 and 24 hardly changes with an external temperature change. may be used as a set frequency f 0. In FIG. 7, reference numeral 25 denotes a multiplier circuit for multiplying the difference between the frequency signals.

また、図8(a)は、共振子2、3における夫々の共振周波数f1、f2の差分に対応する信号((f1−f2)/f1)を温度センサとして利用した例を示している。即ち、前記差分は、外部の温度変化ではほとんど変化しないが、極めて微視的に見ると、外部の温度変化に伴ってごく僅かに変化する。そこで、図8(a)では、前記差分に基づいて外部の温度を検出して、この検出結果を用いて周波数シンセサイザ50の温度補償を行っている。   FIG. 8A shows an example in which a signal ((f1−f2) / f1) corresponding to the difference between the resonance frequencies f1 and f2 of the resonators 2 and 3 is used as a temperature sensor. That is, the difference hardly changes with an external temperature change, but when viewed microscopically, it changes only slightly with an external temperature change. Therefore, in FIG. 8A, an external temperature is detected based on the difference, and the temperature compensation of the frequency synthesizer 50 is performed using the detection result.

具体的には、第1の発振回路23は、周波数シンセサイザ50における後述のDDS(Direct Digital Synthesizer)に対して駆動用のクロック信号を供給するために、当該周波数シンセサイザ50に接続されている。また、発振回路23、24には、発振周波数f1、f2の差分に対応する信号((f2−f1)/f1)を検出するための差分検出部51が接続されており、この差分検出部51には、温度補償量を求めるための補償量演算部52が接続されている。   Specifically, the first oscillation circuit 23 is connected to the frequency synthesizer 50 in order to supply a driving clock signal to a DDS (Direct Digital Synthesizer) described later in the frequency synthesizer 50. The oscillation circuits 23 and 24 are connected to a difference detection unit 51 for detecting a signal ((f2−f1) / f1) corresponding to the difference between the oscillation frequencies f1 and f2. Is connected to a compensation amount calculation unit 52 for obtaining a temperature compensation amount.

環境温度と(f2−f2)/f1との関係、及び環境温度と混合器53に入力する設定値に対する補償値との関係は、いずれも事前に分かっていることから、補償量演算部52には、(f2−f1)/f1と補償値との関係を示す関係データあるいは関係式が記憶され、このため補償量演算部52から温度に応じた補償値が出力される。即ち、既述のDDSの駆動用のクロック信号として第1の発振回路23の出力信号を用いているので、このDDSから出力される信号は、弾性表面波素子の温度変化に応じて、設定値に対応する値からずれようとするが、このずれ分が補償される。   Since the relationship between the environmental temperature and (f2−f2) / f1 and the relationship between the environmental temperature and the compensation value for the set value input to the mixer 53 are known in advance, the compensation amount calculation unit 52 Stores relationship data or a relational expression indicating the relationship between (f2−f1) / f1 and the compensation value, and therefore, the compensation value calculation unit 52 outputs a compensation value corresponding to the temperature. That is, since the output signal of the first oscillation circuit 23 is used as the clock signal for driving the DDS described above, the signal output from the DDS is set according to the temperature change of the surface acoustic wave element. This value is compensated for, but the deviation is compensated.

この周波数シンセサイザ50では、混合器53の入力値に対応するリファレンスクロック信号をDDS(Direct Digital Synthesizer)から出力すると共に、このリファレンス信号をPLL(Phase Lockd Loop)回路の位相比較部の一方の入力端に入力する。こうしてリファレンス信号の周波数に対応した周波数信号が出力される。   In this frequency synthesizer 50, a reference clock signal corresponding to the input value of the mixer 53 is output from a DDS (Direct Digital Synthesizer), and this reference signal is output to one input terminal of a phase comparison unit of a PLL (Phase Locked Loop) circuit. To enter. Thus, a frequency signal corresponding to the frequency of the reference signal is output.

図8(b)は、本発明の弾性表面波素子を恒温槽(図示せず)付きの発振器に適用した例を示している。弾性表面波素子(共振子2、3の形成された圧電基板1)は、加熱源であるヒータ31の設けられた恒温槽内に設置されている。第1の発振回路23は、図8(a)と同様に周波数シンセサイザ50に接続されている。図8(b)中32は、ヒータ31の制御回路であり、この制御回路32に差分検出部51が接続されている。制御回路32には、共振周波数の差分と温度との相関データが記憶されており、この相関データに基づいてヒータ31への供給電力を調整できるように構成されている。   FIG. 8B shows an example in which the surface acoustic wave element of the present invention is applied to an oscillator with a thermostatic chamber (not shown). A surface acoustic wave element (piezoelectric substrate 1 on which resonators 2 and 3 are formed) is installed in a thermostatic chamber provided with a heater 31 as a heating source. The first oscillation circuit 23 is connected to the frequency synthesizer 50 as in FIG. In FIG. 8B, reference numeral 32 denotes a control circuit for the heater 31, and the difference detection unit 51 is connected to the control circuit 32. The control circuit 32 stores correlation data between the difference between the resonance frequencies and the temperature, and is configured to be able to adjust the power supplied to the heater 31 based on the correlation data.

このような構成の発振器の場合には、共振子2、3では、外部の温度に応じた共振周波数で各々発振して、差分検出部51においてこれら共振周波数の差分が算出される。制御回路32では、前記差分に応じてヒータ31の温度が調整される。従って、第1の発振回路23から周波数シンセサイザ50に出力されるDDSの駆動用のクロック信号は、外部の温度の影響が小さく抑えられる。そのため、既述のように周波数シンセサイザ50に対して設定値を入力すると、リファレンス信号の周波数に対応した周波数信号が温度の影響をほとんど受けずに出力される。この発振器では、共振子2、3の共振周波数の差分を用いてヒータ31の出力を調整しているので、極めて安定したクロック信号を得ることができる。   In the case of an oscillator having such a configuration, each of the resonators 2 and 3 oscillates at a resonance frequency corresponding to an external temperature, and the difference detection unit 51 calculates a difference between these resonance frequencies. In the control circuit 32, the temperature of the heater 31 is adjusted according to the difference. Therefore, the influence of the external temperature on the clock signal for driving the DDS output from the first oscillation circuit 23 to the frequency synthesizer 50 is suppressed. Therefore, when a set value is input to the frequency synthesizer 50 as described above, a frequency signal corresponding to the frequency of the reference signal is output with almost no influence of temperature. In this oscillator, since the output of the heater 31 is adjusted using the difference between the resonance frequencies of the resonators 2 and 3, an extremely stable clock signal can be obtained.

周波数シンセサイザ50を用いる場合においても、既述の図5と同様に、第2の共振子3の共振周波数f2を温度センサとして用いても良い。即ち、図8(a)の場合には、共振周波数f2に基づいて温度が算出されると共に補償量が設定される。そして、DDSの駆動用として用いられる第1の発振回路23の出力信号が外部の温度変化によって変動することを相殺するために、混合器53に入力される設定値に前記補償量が加算される。また、図8(b)の場合には、第2の発振回路24に制御回路32が接続されて、この制御回路32において、共振周波数f2に基づいて外部の温度が算出されると共に、ヒータ31への供給電力が調整される。従って、既述の例と同様に、DDSに対して、温度変化に依らずに、あるいは温度の影響をほとんど受けずに、第1の発振回路23の出力信号が当該DDSの駆動用のクロック信号として供給される。
また、図8(a)及び図8(b)において、DDSの駆動用のクロック信号として、温度センサとして用いる共振子2、3とは別に、圧電基板1に第3の共振子を設けておき、第1の発振回路23から出力される出力信号に代えて、この第3の共振子から第3の発振回路(いずれも図示せず)を介して出力される出力信号を用いても良い。
Even when the frequency synthesizer 50 is used, the resonance frequency f2 of the second resonator 3 may be used as a temperature sensor, as in FIG. 5 described above. That is, in the case of FIG. 8A, the temperature is calculated based on the resonance frequency f2 and the compensation amount is set. The compensation amount is added to the set value input to the mixer 53 in order to cancel the fluctuation of the output signal of the first oscillation circuit 23 used for driving the DDS due to an external temperature change. . 8B, a control circuit 32 is connected to the second oscillation circuit 24. In this control circuit 32, the external temperature is calculated based on the resonance frequency f2, and the heater 31 is used. The power supplied to is adjusted. Therefore, as in the above-described example, the output signal of the first oscillation circuit 23 is not dependent on the temperature change or hardly affected by the temperature with respect to the DDS. Supplied as
In FIGS. 8A and 8B, a third resonator is provided on the piezoelectric substrate 1 separately from the resonators 2 and 3 used as temperature sensors as clock signals for driving the DDS. Instead of the output signal output from the first oscillation circuit 23, an output signal output from the third resonator via a third oscillation circuit (both not shown) may be used.

1 圧電基板
2 第1の共振子
3 第2の共振子
21 第1の信号ポート
22 第2の信号ポート
23 第1の発振回路
24 第2の発振回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric substrate 2 1st resonator 3 2nd resonator 21 1st signal port 22 2nd signal port 23 1st oscillation circuit 24 2nd oscillation circuit

Claims (8)

圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備えた第1の共振子と、
前記圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備え、前記第1の共振子とは共振周波数が異なる値に設定された第2の共振子と、
前記第1の共振子及び前記第2の共振子に夫々接続される第1の発振回路及び第2の発振回路と、
前記第1の発振回路の出力信号の周波数及び前記第2の発振回路の出力信号の周波数の少なくとも一方は、温度検出のために用いられることを特徴とする発振器。
A first resonator comprising an IDT electrode formed on a piezoelectric substrate and reflectors disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode;
An IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, and a reflector disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode, each having a resonance frequency different from that of the first resonator A second resonator set to a value;
A first oscillation circuit and a second oscillation circuit respectively connected to the first resonator and the second resonator;
At least one of the frequency of the output signal of the first oscillation circuit and the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used for temperature detection.
前記第2の発振回路の出力信号の周波数に対応する信号を温度検出信号として用いるか、あるいは前記第1の発振回路の出力信号の周波数及び前記第2の発振回路の出力信号の周波数の差分に対応する信号を温度検出信号として用い、前記温度検出信号に基づいて前記第1の発振周波数の温度変動分を補償するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の発振器。   A signal corresponding to the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used as a temperature detection signal, or the difference between the frequency of the output signal of the first oscillation circuit and the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used. 2. The oscillator according to claim 1, wherein a corresponding signal is used as a temperature detection signal, and a temperature variation of the first oscillation frequency is compensated based on the temperature detection signal. 発振器は、恒温槽付き発振器として構成され、
前記第2の発振回路の出力信号の周波数に対応する信号を温度検出信号として用いるか、あるいは前記第1の発振回路の出力信号の周波数及び前記第2の発振回路の出力信号の周波数の差分に対応する信号を温度検出信号として用い、前記温度検出信号に基づいて前記恒温槽の加熱源の供給電力を制御することを特徴とする請求項1に記載の発振器。
The oscillator is configured as a thermostatic oscillator,
A signal corresponding to the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used as a temperature detection signal, or the difference between the frequency of the output signal of the first oscillation circuit and the frequency of the output signal of the second oscillation circuit is used. 2. The oscillator according to claim 1, wherein a corresponding signal is used as a temperature detection signal, and power supplied to a heating source of the thermostatic bath is controlled based on the temperature detection signal.
前記第1の共振子及び前記第2の共振子は、各々のIDT電極における電極指の周期長が互いに異なる値に設定されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の発振器。   The said 1st resonator and the said 2nd resonator are set to the value from which the period length of the electrode finger in each IDT electrode differs from each other. The oscillator described. 前記第1の共振子及び前記第2の共振子は、各々のIDT電極における電極指の膜厚が互いに異なる寸法に設定されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の発振器。   The first resonator and the second resonator are set such that film thicknesses of electrode fingers in each IDT electrode are set to different dimensions. The oscillator described. 前記第1の共振子及び前記第2の共振子は、前記圧電基板上における弾性表面波の伝搬方向が互いに異なる向きとなるように、これら第1の共振子及び第2の共振子のうち一方の共振子に対して他方の共振子が傾斜して配置されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の発振器。   The first resonator and the second resonator are one of the first resonator and the second resonator so that the propagation directions of the surface acoustic waves on the piezoelectric substrate are different from each other. 6. The oscillator according to claim 1, wherein the other resonator is inclined with respect to the other resonator. 圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備えた第1の共振子と、
前記圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備え、前記第1の共振子とは共振周波数が異なる値に設定された第2の共振子と、
前記第1の共振子及び前記第2の共振子に夫々接続される第1の発振回路及び第2の発振回路と、
前記第1の発振回路の出力信号の周波数及び前記第2の発振回路の出力信号の周波数の差分を検出する周波数差検出部と、を備え、
この周波数差検出部にて得られた周波数差に対応する周波数の発振出力を得るように構成されたことを特徴とする発振器。
A first resonator comprising an IDT electrode formed on a piezoelectric substrate and reflectors disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode;
An IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, and a reflector disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode, each having a resonance frequency different from that of the first resonator A second resonator set to a value;
A first oscillation circuit and a second oscillation circuit respectively connected to the first resonator and the second resonator;
A frequency difference detection unit that detects a difference between the frequency of the output signal of the first oscillation circuit and the frequency of the output signal of the second oscillation circuit;
An oscillator configured to obtain an oscillation output having a frequency corresponding to the frequency difference obtained by the frequency difference detection unit.
圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備えた第1の共振子と、
前記圧電基板上に形成され、IDT電極及び、このIDT電極における弾性表面波の伝搬方向の一方側及び他方側に各々配置された反射器を備え、前記第1の共振子とは共振周波数が異なる値に設定された第2の共振子と、
前記圧電基板上に形成され、前記第1の共振子を第1の発振回路に接続するための第1の信号ポートと、
前記圧電基板上に形成され、前記第2の共振子を第2の発振回路に接続するために、前記第1の信号ポートとは独立して設けられた第2の信号ポートと、を備えたことを特徴とする弾性表面波素子。
A first resonator comprising an IDT electrode formed on a piezoelectric substrate and reflectors disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode;
An IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, and a reflector disposed on one side and the other side of the propagation direction of the surface acoustic wave in the IDT electrode, each having a resonance frequency different from that of the first resonator A second resonator set to a value;
A first signal port formed on the piezoelectric substrate for connecting the first resonator to a first oscillation circuit;
A second signal port formed on the piezoelectric substrate and provided independently of the first signal port to connect the second resonator to a second oscillation circuit; A surface acoustic wave device.
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