JP2021078039A - Oscillation device - Google Patents

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Toru Moriwaki
徹 森脇
健悟 貴傳名
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健悟 貴傳名
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Abstract

To provide an oscillation device having good phase noise characteristics.SOLUTION: An oscillation device includes a substrate 8 mounted with an oscillator 2 and a monolithic crystal filter 3 to which output of the oscillator 2 is input. The oscillator 2, the monolithic crystal filter 3, and an electronic component 9 are housed in a housing space formed by the substrate 8 and a cover 10.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、発振器とモノリシック水晶フィルタとを備えた発振装置に関する。 The present invention relates to an oscillator device including an oscillator and a monolithic crystal filter.

近年、MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems:微小電気機械システム)技術を用いたMEMSデバイスの開発が広く行われている。MEMS技術とは、シリコンなどの半導体製造プロセス等における技術を応用して種々の機械要素の小型化を実現する技術であり、マイクロマシンと呼ばれる場合もある。 In recent years, the development of MEMS devices using MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) technology has been widely carried out. The MEMS technology is a technology that realizes miniaturization of various machine elements by applying a technology in a semiconductor manufacturing process such as silicon, and is sometimes called a micromachine.

このようなMEMS技術を用いて製造されるMEMSデバイスとして、MEMS振動子を備えたMEMS発振器がある。 As a MEMS device manufactured by using such a MEMS technique, there is a MEMS oscillator provided with a MEMS oscillator.

このMEMS発振器を用いた発振装置では、出力周波数を調整するために、MEMS発振器の後段に、該MEMS発振器の出力が基準信号として入力されるPLL回路が備えられている(例えば、特許文献1参照)。 In the oscillator using this MEMS oscillator, a PLL circuit in which the output of the MEMS oscillator is input as a reference signal is provided after the MEMS oscillator in order to adjust the output frequency (see, for example, Patent Document 1). ).

特開2013−110511号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-110511

MEMS発振器を用いた発振装置は、上記のように、PLL回路を備えているので、回路部品やループ特性に起因した位相ノイズが発生する。 Since the oscillator using the MEMS oscillator includes the PLL circuit as described above, phase noise due to circuit components and loop characteristics is generated.

移動体通信機器などの電子機器に幅広く用いられている発振装置では、位相ノイズ特性の要求も厳しくなっており、特に、1kHz以上のオフセット周波数において良好な位相ノイズ特性が求められている。 Oscillators widely used in electronic devices such as mobile communication devices are also required to have strict phase noise characteristics, and in particular, good phase noise characteristics are required at offset frequencies of 1 kHz or higher.

本発明は、上記のような点に鑑みて為されたものであって、位相ノイズ特性が良好な発振装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an oscillator having good phase noise characteristics.

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。 In the present invention, in order to achieve the above object, it is configured as follows.

すなわち、本発明の発振装置は、発振器及び該発振器の出力が入力されるモノリシック水晶フィルタが搭載された基板を備えている。 That is, the oscillator of the present invention includes an oscillator and a substrate on which a monolithic crystal filter to which the output of the oscillator is input is mounted.

本発明の発振装置によれば、発振器の出力が入力されるモノリシック水晶フィルタによって、ノイズ成分を除去して位相ノイズ特性を高めることができる。 According to the oscillator of the present invention, the noise component can be removed and the phase noise characteristic can be enhanced by the monolithic crystal filter to which the output of the oscillator is input.

前記発振器が、MEMS振動子、発振回路及び該発振回路の出力が入力されるPLL回路を含むMEMS発振器であるのが好ましい。 It is preferable that the oscillator is a MEMS oscillator including a MEMS oscillator, an oscillator circuit, and a PLL circuit to which the output of the oscillator circuit is input.

上記構成によれば、PLL回路を含むために、位相ノイズ特性が悪化するMEMS発振器の出力の位相ノイズを、モノリシック水晶フィルタによって低減することができる。 According to the above configuration, the phase noise of the output of the MEMS oscillator whose phase noise characteristic deteriorates due to the inclusion of the PLL circuit can be reduced by the monolithic crystal filter.

前記発振器は、前記発振回路及び前記PLL回路を含む集積回路素子を備える構成としてもよい。 The oscillator may be configured to include an integrated circuit element including the oscillator circuit and the PLL circuit.

上記構成によれば、発振回路及びPLL回路を集積回路素子に内蔵させて発振器を小型化することができる。 According to the above configuration, the oscillator circuit and the PLL circuit can be incorporated in the integrated circuit element to reduce the size of the oscillator.

前記発振回路を、温度補償型の発振回路としてもよい。 The oscillation circuit may be a temperature compensation type oscillation circuit.

上記構成によれば、温度による発振周波数ずれを補償して、高い周波数精度を得ることができる。 According to the above configuration, high frequency accuracy can be obtained by compensating for the oscillation frequency deviation due to temperature.

少なくとも前記発振器及び前記モノリシック水晶フィルタを収容する収容空間を形成する筐体を備える構成としてもよい。 At least, the configuration may include a housing forming an accommodation space for accommodating the oscillator and the monolithic crystal filter.

上記構成によれば、筐体によって、該筐体内に収容された発振器及びモノリシック水晶フィルタを保護することができる。 According to the above configuration, the housing can protect the oscillator and the monolithic crystal filter housed in the housing.

前記基板に搭載された前記発振器及び前記モノリシック水晶フィルタを樹脂封止してもよい。 The oscillator mounted on the substrate and the monolithic crystal filter may be resin-sealed.

上記構成によれば、封止樹脂によって、発振器及びモノリシック水晶フィルタを保護することができる。 According to the above configuration, the sealing resin can protect the oscillator and the monolithic quartz filter.

前記基板は、その両主面の一方の主面に前記発振器及び前記モノリシック水晶フィルタが搭載され、前記両主面の他方の主面に、当該発振装置を実装するための実装端子を有しており、前記基板に装着されて、前記基板と共に前記筐体を構成するカバーを備える構成としてもよい。 The substrate has the oscillator and the monolithic crystal filter mounted on one of the two main surfaces, and has mounting terminals for mounting the oscillator on the other main surface of the two main surfaces. It may be configured to include a cover that is mounted on the substrate and constitutes the housing together with the substrate.

上記構成によれば、基板の一方の主面に、発振器及びモノリシック水晶フィルタを搭載するので、基板の一方及び他方の各主面に、発振器またはモノリシック水晶フィルタをそれぞれ搭載する構成に比べて、低背(薄型)化を図ることができる。 According to the above configuration, since the oscillator and the monolithic crystal filter are mounted on one main surface of the substrate, it is lower than the configuration in which the oscillator or the monolithic crystal filter is mounted on one main surface of the substrate and the other main surface. It is possible to reduce the height (thinness).

前記基板は、その両主面の一方の主面に前記発振器が搭載され、前記両主面の他方の主面に前記モノリシック水晶フィルタが搭載されており、前記筐体は、前記発振器及び前記モノリシック水晶フィルタと共に前記基板を収容する前記収容空間を形成する構成としてもよい。 In the substrate, the oscillator is mounted on one main surface of both main surfaces, the monolithic crystal filter is mounted on the other main surface of both main surfaces, and the housing includes the oscillator and the monolithic. It may be configured to form the accommodation space for accommodating the substrate together with the crystal filter.

上記構成によれば、基板の各主面に、発振器またはモノリシック水晶フィルタをそれぞれ搭載するので、基板の一方の主面に、発振器及びモノリシック水晶フィルタを搭載する構成に比べて、基板の水平方向の面積を小さくして小型化を図ることができる。 According to the above configuration, since the oscillator or the monolithic crystal filter is mounted on each main surface of the substrate, the horizontal direction of the substrate is compared with the configuration in which the oscillator and the monolithic crystal filter are mounted on one main surface of the substrate. The area can be reduced to reduce the size.

前記基板には、前記モノリシック水晶フィルタの終端インピーダンスを整合する整合回路を構成する電子部品が搭載されている構成としてもよい。 The substrate may be configured to include electronic components constituting a matching circuit that matches the termination impedance of the monolithic crystal filter.

上記構成によれば、基板に搭載されている電子部品によって構成される整合回路によって、モノリシック水晶フィルタの終端インピーダンスが整合されるので、モノリシック水晶フィルタのフィルタ特性を十分に生かすことができる。 According to the above configuration, the termination impedance of the monolithic crystal filter is matched by the matching circuit composed of the electronic components mounted on the substrate, so that the filter characteristics of the monolithic crystal filter can be fully utilized.

前記モノリシック水晶フィルタを、4ポールのモノリシック水晶フィルタとしてもよい。 The monolithic crystal filter may be a 4-pole monolithic crystal filter.

上記構成によれば、4ポールのモノリシック水晶フィルタは、3ポールや2ポールのモノリシック水晶フィルタに比べて減衰特性を急峻にすることができるので、位相ノイズを効果的に低減することができる。 According to the above configuration, the 4-pole monolithic crystal filter can have a steeper attenuation characteristic than the 3-pole or 2-pole monolithic crystal filter, so that the phase noise can be effectively reduced.

本発明によれば、発振器の出力が入力されるモノリシック水晶フィルタによって、不要なノイズ成分を除去して良好な位相ノイズ特性を得ることができる。 According to the present invention, a monolithic crystal filter to which the output of an oscillator is input can remove unnecessary noise components to obtain good phase noise characteristics.

図1は本発明の一実施形態に係る発振装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an oscillator according to an embodiment of the present invention. 図2は図1の発振装置の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the oscillator of FIG. 図3は図1の第1,第2整合回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the first and second matching circuits of FIG. 図4は図1のモノリシック水晶フィルタの特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram of the monolithic crystal filter of FIG. 図5は図1の発振装置の及び比較例の位相ノイズ特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the phase noise characteristics of the oscillator of FIG. 1 and the comparative example. 図6は本発明の他の実施形態の発振装置の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the oscillator of another embodiment of the present invention. 図7は本発明の更に他の実施形態の発振装置の概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the oscillator of still another embodiment of the present invention. 図8は本発明の他の実施形態の発振装置及び比較例の位相ノイズ特性を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the phase noise characteristics of the oscillator of another embodiment of the present invention and the comparative example.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る発振装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an oscillator according to an embodiment of the present invention.

この実施形態の発振装置1は、温度補償型のMEMS発振器2と、このMEMS発振器の出力のノイズを除去するモノリシック水晶フィルタ(MCF)3とを備えている。モノリシック水晶フィルタ3の入出力側には、終端インピーダンス整合用の第1,第2整合回路20,21が設けられている。 The oscillator 1 of this embodiment includes a temperature-compensated MEMS oscillator 2 and a monolithic crystal filter (MCF) 3 that removes noise from the output of the MEMS oscillator. The first and second matching circuits 20 and 21 for matching the terminal impedance are provided on the input / output side of the monolithic crystal filter 3.

温度補償型のMEMS発振器2は、MEMS振動子4と、集積回路素子としてのICチップ5とを備えている。このICチップ5は、MEMS振動子4と共に発振回路を構成すると共に、温度補償回路等を含む温度補償型の発振回路6と、この発振回路6の出力が基準信号として入力されるPLL回路7とを内蔵している。 The temperature-compensated MEMS oscillator 2 includes a MEMS oscillator 4 and an IC chip 5 as an integrated circuit element. The IC chip 5 constitutes an oscillation circuit together with the MEMS oscillator 4, and includes a temperature compensation type oscillation circuit 6 including a temperature compensation circuit and the like, and a PLL circuit 7 in which the output of the oscillation circuit 6 is input as a reference signal. Is built-in.

MEMS発振器2では、その出力周波数を調整するために、発振回路6の後段に、PLL回路7が備えられており、PLL回路7の回路部品やループ特性に起因した位相ノイズが発生する。 In the MEMS oscillator 2, a PLL circuit 7 is provided after the oscillation circuit 6 in order to adjust its output frequency, and phase noise due to the circuit components and loop characteristics of the PLL circuit 7 is generated.

この実施形態では、MEMS発振器2の位相ノイズを低減するために、MEMS発振器2の後段に、上記のようにモノリシック水晶フィルタ3を設けている。 In this embodiment, in order to reduce the phase noise of the MEMS oscillator 2, the monolithic crystal filter 3 is provided after the MEMS oscillator 2 as described above.

図2は、この実施形態の発振装置1の概略断面図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the oscillator 1 of this embodiment.

この実施形態の発振装置1では、プリント配線基板からなる部品搭載用の基板8の上面に、温度補償型のMEMS発振器2と、モノリシック水晶フィルタ3と、コイルやコンデンサ等の電子部品9とが、半田32によって接合されて実装されている。部品搭載用の基板8には、カバー10が装着され、この基板8とカバー10とによって、MEMS発振器2、モノリシック水晶フィルタ3及び電子部品9を収容する収容空間を構成する筐体26が構成される。 In the oscillator 1 of this embodiment, a temperature-compensated MEMS oscillator 2, a monolithic crystal filter 3, and an electronic component 9 such as a coil or a capacitor are mounted on an upper surface of a component mounting board 8 made of a printed wiring board. It is mounted by being joined by solder 32. A cover 10 is mounted on the board 8 for mounting components, and the board 8 and the cover 10 form a housing 26 that constitutes a storage space for accommodating the MEMS oscillator 2, the monolithic crystal filter 3, and the electronic component 9. To.

このように基板8の両主面の一方の主面である上面に、温度補償型のMEMS発振器2、モノリシック水晶フィルタ3及び電子部品9を搭載するので、基板8の各主面、例えば、上面に温度補償型のMEMS発振器2を搭載し、下面にモノリシック水晶フィルタ3を搭載する構成に比べて、発振装置1の低背化(薄型化)を図ることができる。 Since the temperature-compensated MEMS oscillator 2, the monolithic crystal filter 3, and the electronic component 9 are mounted on the upper surface which is one of the two main surfaces of the substrate 8 in this way, each main surface of the substrate 8, for example, the upper surface. Compared with a configuration in which a temperature-compensated MEMS oscillator 2 is mounted on the bottom surface and a monolithic crystal filter 3 is mounted on the lower surface, the height of the oscillator 1 can be reduced (thinner).

温度補償型のMEMS発振器2は、上記のMEMS振動子4を含むMEMS素子11と、温度補償型の発振回路6及びPLL回路7を内蔵した上記ICチップ5と、これらを収容して気密に封止するパッケージ12とを備えている。 The temperature-compensated MEMS oscillator 2 houses and airtightly seals the MEMS element 11 including the MEMS oscillator 4, the IC chip 5 incorporating the temperature-compensated oscillator circuit 6 and the PLL circuit 7. It includes a package 12 to stop.

パッケージ12は、上部が開口した収容凹部16を有し、MEMS素子11及びICチップ5を収容保持するベース13と、ベース13の上部開口を閉塞して、収容凹部16を気密に封止するリッド14とを備えている。リッド14は、コバールなどからなる矩形環状のシールリング15によって、ベース13の開口の周縁部にシーム溶接などで接合される。この接合は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中または真空雰囲気中で行われ、パッケージ12の内部の空間は、窒素ガス等の不活性ガスが封入され、あるいは、真空とされる。 The package 12 has an accommodating recess 16 having an open upper portion, a base 13 accommodating and holding the MEMS element 11 and the IC chip 5, and a lid that closes the upper opening of the base 13 to airtightly seal the accommodating recess 16. It is equipped with 14. The lid 14 is joined to the peripheral edge of the opening of the base 13 by seam welding or the like by a rectangular annular seal ring 15 made of Kovar or the like. This joining is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or in a vacuum atmosphere, and the space inside the package 12 is filled with an inert gas such as nitrogen gas or is evacuated.

ベース13は、平面視略矩形であり、アルミナ等のセラミック材料からなり、セラミックグリーンシートを積層して上部が開口した凹状に一体焼成して構成されている。 The base 13 has a substantially rectangular shape in a plan view, is made of a ceramic material such as alumina, and is formed by laminating ceramic green sheets and integrally firing them in a concave shape with an open upper portion.

ベース13の収容凹部16は、平面視略矩形であり、ベース13の長辺方向(図2の左右方向)の両端の内周壁に、収容凹部16の底面よりも高い段部13aが、それぞれ設けられている。各段部13aの上面には、ICチップ5接続用の導体配線パターンからなる複数の接続電極(図示せず)がそれぞれ形成されている。 The accommodating recess 16 of the base 13 has a substantially rectangular shape in a plan view, and stepped portions 13a higher than the bottom surface of the accommodating recess 16 are provided on the inner peripheral walls at both ends of the base 13 in the long side direction (left-right direction in FIG. 2). Has been done. A plurality of connection electrodes (not shown) having a conductor wiring pattern for connecting the IC chip 5 are formed on the upper surface of each step portion 13a.

ICチップ5は、その能動面(上面)とは反対側の非能動面(下面)が、ベース13の収容凹部16の底面に、接着剤によって接合されている。 The inactive surface (lower surface) of the IC chip 5 opposite to the active surface (upper surface) is bonded to the lower surface of the accommodating recess 16 of the base 13 with an adhesive.

ICチップ5の能動面には、その周縁部に、ベース13の上記接続電極にそれぞれ接続される複数の電極パッド(図示せず)が形成されている。また、ICチップ5の能動面の中央側には、MEMS素子11を搭載するための図示しない電極パッドが形成されている。 A plurality of electrode pads (not shown) connected to the connection electrodes of the base 13 are formed on the peripheral portion of the active surface of the IC chip 5. Further, an electrode pad (not shown) for mounting the MEMS element 11 is formed on the center side of the active surface of the IC chip 5.

ICチップ5の各電極パッドは、ベース13の段部13a上に形成された対応する接続電極にボンディングワイヤー17によって電気的に接続されている。 Each electrode pad of the IC chip 5 is electrically connected to a corresponding connection electrode formed on the step portion 13a of the base 13 by a bonding wire 17.

MEMS素子11は、上記のMEMS技術を用いて製作された素子であり、MEMS振動子(Si共振子)を含んでおり、可動部分が気密封止されている。この実施形態のMEMS素子11は、酸化膜上にシリコン単結晶層を形成した構造のシリコンウェーハであるSOI(Silicon on Insulator)ウェーハを用いて製作されたものである。 The MEMS element 11 is an element manufactured by using the above-mentioned MEMS technique, includes a MEMS oscillator (Si resonator), and has a movable portion airtightly sealed. The MEMS device 11 of this embodiment is manufactured by using an SOI (Silicon on Insulator) wafer, which is a silicon wafer having a structure in which a silicon single crystal layer is formed on an oxide film.

このMEMS素子11は、ICチップ5の外形より小さく、その能動面がICチップ5の能動面に対向するように、ICチップ5に接合されている。すなわち、MEMS素子11は、その能動面の電極パッドとICチップ5の接続パッドとが、Auバンプ等の金属バンプによってフリップチップ接続されている。 The MEMS element 11 is smaller than the outer shape of the IC chip 5, and is joined to the IC chip 5 so that its active surface faces the active surface of the IC chip 5. That is, in the MEMS element 11, the electrode pad on the active surface and the connection pad of the IC chip 5 are flip-chip connected by a metal bump such as an Au bump.

ベース13の接続電極は、ベース13の内部に形成された図示しない導体配線パターンによって、ベース13の下面に形成された外部接続端子18に接続されている。 The connection electrode of the base 13 is connected to the external connection terminal 18 formed on the lower surface of the base 13 by a conductor wiring pattern (not shown) formed inside the base 13.

部品搭載用の基板8には、MEMS発振器2、モノリシック水晶フィルタ3及び電子部品9を接続する導体配線パターンが形成されており、その下面には、当該発振装置1を実装するための実装端子19が設けられている。 A conductor wiring pattern for connecting the MEMS oscillator 2, the monolithic crystal filter 3, and the electronic component 9 is formed on the component mounting substrate 8, and the mounting terminal 19 for mounting the oscillator 1 is formed on the lower surface thereof. Is provided.

この実施形態のモノリシック水晶フィルタ3は、4ポールのモノリシック水晶フィルタである。 The monolithic crystal filter 3 of this embodiment is a 4-pole monolithic crystal filter.

一般に水晶フィルタの入出力端側には、上記のように終端インピーダンス整合用の整合回路20,21が設けられる。 Generally, matching circuits 20 and 21 for terminating impedance matching are provided on the input / output end side of the crystal filter as described above.

図3は、この実施形態の第1,第2整合回路20,21を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing the first and second matching circuits 20 and 21 of this embodiment.

入力端子35には、上記の温度補償型のMEMS発振器2からの発振信号が入力され、出力端子36から当該発振装置1の発振信号が出力される。 The oscillation signal from the temperature-compensated MEMS oscillator 2 is input to the input terminal 35, and the oscillation signal of the oscillator 1 is output from the output terminal 36.

モノリシック水晶フィルタ3の入力端側の第1整合回路20は、入力端子35とモノリシック水晶フィルタ3の入力側との間に直列に接続されたコイル22と、コイル22とモノリシック水晶フィルタ3の入力側との間に、一端が接続されると共に、他端が接地されたコンデンサ23とを備えている。 The first matching circuit 20 on the input end side of the monolithic crystal filter 3 includes a coil 22 connected in series between the input terminal 35 and the input side of the monolithic crystal filter 3, and the input side of the coil 22 and the monolithic crystal filter 3. A capacitor 23 having one end connected to and the other end grounded is provided between the two.

第2整合回路21は、出力端子36とモノリシック水晶フィルタ3の出力側との間に直列に接続されたコイル24と、コイル24とモノリシック水晶フィルタ3の出力側との間に、一端が接続されると共に、他端が接地されたコンデンサ25とを備えている。 One end of the second matching circuit 21 is connected between the coil 24 connected in series between the output terminal 36 and the output side of the monolithic crystal filter 3, and between the coil 24 and the output side of the monolithic crystal filter 3. It also has a capacitor 25 whose other end is grounded.

各整合回路20,21のコイル22,24及びコンデンサ23,25が、上記図2の部品搭載用の基板8の上面に、電子部品9として搭載されている。 The coils 22 and 24 and the capacitors 23 and 25 of the matching circuits 20 and 21 are mounted as electronic components 9 on the upper surface of the board 8 for mounting the components of FIG. 2 above.

図4は、この実施形態のモノリシック水晶フィルタ3のフィルタ特性を示す図であり、このフィルタ特性は、終端インピーダンスが整合されたモノリシック水晶フィルタ3のフィルタ特性である。この図4において、縦軸は信号の減衰量(dB)、横軸は信号の周波数(kHz)を示している。 FIG. 4 is a diagram showing the filter characteristics of the monolithic crystal filter 3 of this embodiment, and the filter characteristics are the filter characteristics of the monolithic crystal filter 3 in which the termination impedances are matched. In FIG. 4, the vertical axis represents the signal attenuation (dB), and the horizontal axis represents the signal frequency (kHz).

この実施形態のモノリシック水晶フィルタ3は、中心周波数が40.000MHzであり、通過帯域幅が6kHzである。 The monolithic crystal filter 3 of this embodiment has a center frequency of 40.000 MHz and a pass bandwidth of 6 kHz.

このようにモノリシック水晶フィルタ3は、通過帯域幅が狭く、4ポールであるので、3ポールや2ポールに比べて減衰特性を急峻にすることができ、不要なノイズ成分を効果的に減衰させることができる。 As described above, since the monolithic crystal filter 3 has a narrow pass band and 4 poles, the attenuation characteristics can be steeper than those of 3 poles and 2 poles, and unnecessary noise components can be effectively attenuated. Can be done.

図5は、この実施形態の発振装置1及び比較例の発振装置の位相ノイズ特性を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the phase noise characteristics of the oscillator 1 of this embodiment and the oscillator of the comparative example.

比較例の発振装置は、モノリシック水晶フィルタ3及び第1,第2整合回路20,21を備えていない発振装置、すなわち、図1の温度補償型のMEMS発振器2のみからなる発振装置である。 The oscillator of the comparative example is an oscillator that does not include the monolithic crystal filter 3 and the first and second matching circuits 20 and 21, that is, an oscillator composed of only the temperature-compensated MEMS oscillator 2 of FIG.

図5において、縦軸が位相ノイズ(dBc/Hz)、横軸がオフセット周波数(Hz)であり、実線L1が本実施形態の発振装置1の位相ノイズ特性を示し、破線L2が比較例の位相ノイズ特性を示している。 In FIG. 5, the vertical axis is the phase noise (dBc / Hz), the horizontal axis is the offset frequency (Hz), the solid line L1 shows the phase noise characteristics of the oscillator 1 of the present embodiment, and the broken line L2 is the phase of the comparative example. It shows the noise characteristics.

実線L1で示される本実施形態の発振装置1では、破線L2で示される比較例の発振装置に比べて、オフセット周波数が1kHz以上において、位相ノイズが顕著に低減されていることが分る。 It can be seen that in the oscillator 1 of the present embodiment shown by the solid line L1, the phase noise is remarkably reduced when the offset frequency is 1 kHz or more, as compared with the oscillator 1 of the comparative example shown by the broken line L2.

このように本実施形態によれば、温度補償型のMEMS発振器2の出力に含まれるノイズ成分を、モノリシック水晶フィルタ3によって除去して位相ノズ、特にオフセット周波数が1kHz以上における位相ノイズを顕著に低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, the noise component contained in the output of the temperature-compensated MEMS oscillator 2 is removed by the monolithic crystal filter 3 to significantly reduce the phase noise, particularly the phase noise when the offset frequency is 1 kHz or more. can do.

上記実施形態の発振装置1では、部品搭載用の基板8の両主面の一方の主面(図2では上面)に、温度補償型のMEMS発振器2、モノリシック水晶フィルタ3及び電子部品9を搭載し、部品搭載用の基板8の他方の主面(図2では下面)に実装端子19を設けたが、本発明の他の実施形態として、例えば、図6に示す発振装置1Aのように、部品搭載用の基板8Aの各主面に搭載するようにしてもよい。すなわち、部品搭載用の基板8Aの一方の主面に、例えば、MEMS発振器2を搭載し、他方の主面にモノリシック水晶フィルタ3を搭載し、部品搭載用の基板8Aを、リード端子27を介してベース基板28に支持すると共に、電気的に接続してもよい。この場合、当該発振装置1Aを実装するための実装端子29を有するベース基板28とカバー30とによって構成される筐体26A内に、MEMS発振器2、モノリシック水晶フィルタ3及び電子部品9を搭載した部品搭載用の基板8Aを収容する。 In the oscillator 1 of the above embodiment, the temperature-compensated MEMS oscillator 2, the monolithic crystal filter 3, and the electronic component 9 are mounted on one of the two main surfaces (upper surface in FIG. 2) of the substrate 8 for mounting the component. However, the mounting terminal 19 is provided on the other main surface (lower surface in FIG. 2) of the board 8 for mounting components, but as another embodiment of the present invention, for example, as in the oscillator 1A shown in FIG. It may be mounted on each main surface of the board 8A for mounting components. That is, for example, the MEMS oscillator 2 is mounted on one main surface of the component mounting substrate 8A, the monolithic crystal filter 3 is mounted on the other main surface, and the component mounting substrate 8A is mounted via the lead terminal 27. It may be supported on the base substrate 28 and electrically connected. In this case, a component in which a MEMS oscillator 2, a monolithic crystal filter 3, and an electronic component 9 are mounted in a housing 26A composed of a base substrate 28 having a mounting terminal 29 for mounting the oscillator 1A and a cover 30. Accommodates the mounting substrate 8A.

この構成によれば、図2の構成に比べて、部品搭載用の基板8Aの水平方向の面積を小さくして省スペースを図ることができる。 According to this configuration, the area of the substrate 8A for mounting components in the horizontal direction can be reduced as compared with the configuration of FIG. 2, and space can be saved.

また、筐体26,26Aの収容空間に、MEMS発振器2、モノリシック水晶フィルタ3及び電子部品9を収容するのではなく、例えば、図7に示される発振装置1Bのように、MEMS発振器2、モノリシック水晶フィルタ3及び電子部品9の全体を樹脂31によって封止してもよい。 Further, instead of accommodating the MEMS oscillator 2, the monolithic crystal filter 3, and the electronic component 9 in the accommodation space of the housings 26 and 26A, for example, as in the oscillator 1B shown in FIG. 7, the MEMS oscillator 2, the monolithic The entire crystal filter 3 and the electronic component 9 may be sealed with the resin 31.

上記実施形態の発振装置は、MEMS振動子を用いたMEMS発振器であったが、本発明の他の実施形態として、MEMS振動子に代えて水晶振動子を用いた水晶発振器に適用してもよい。 The oscillator of the above embodiment is a MEMS oscillator using a MEMS oscillator, but as another embodiment of the present invention, it may be applied to a crystal oscillator using a crystal oscillator instead of the MEMS oscillator. ..

温度補償型の水晶発振器では、温度補償回路の回路部品等に起因した位相ノイズが発生するので、温度補償型の水晶発振器の出力が入力されるモノリシック水晶フィルタを設けることによって、位相ノイズを低減することができる。 In a temperature-compensated crystal oscillator, phase noise is generated due to circuit components of the temperature-compensated circuit, etc. Therefore, phase noise is reduced by providing a monolithic crystal filter to which the output of the temperature-compensated crystal oscillator is input. be able to.

図8は、図1に示される上記実施形態の温度補償型のMEMS発振器2に代えて、温度補償型の水晶発振器を用いた発振装置と、比較例の発振装置の位相ノイズ特性を示す図である。比較例の発振装置は、モノリシック水晶フィルタ3及び第1,第2整合回路を備えていない温度補償型の水晶発振器のみからなる発振装置である。 FIG. 8 is a diagram showing the phase noise characteristics of an oscillator using a temperature-compensated crystal oscillator instead of the temperature-compensated MEMS oscillator 2 of the above embodiment shown in FIG. 1 and an oscillator of a comparative example. is there. The oscillator of the comparative example is an oscillator composed of only a temperature-compensated crystal oscillator that does not include the monolithic crystal filter 3 and the first and second matching circuits.

図8おいて、縦軸が位相ノイズ(dBc/Hz)、横軸がオフセット周波数(Hz)であり、実線L3が温度補償型の水晶発振器を用いた実施形態の発振装置の位相ノイズ特性を示し、破線L4が比較例の位相ノイズ特性を示している。 In FIG. 8, the vertical axis represents the phase noise (dBc / Hz), the horizontal axis represents the offset frequency (Hz), and the solid line L3 shows the phase noise characteristics of the oscillator of the embodiment using the temperature-compensated crystal oscillator. , The broken line L4 shows the phase noise characteristic of the comparative example.

実線L3で示される温度補償型の水晶発振器を用いた発振装置においても、破線L4で示される比較例の発振装置に比べて、オフセット周波数1kHz以上において、位相ノイズが十分に低減されていることが分る。 Even in the oscillator using the temperature-compensated crystal oscillator shown by the solid line L3, the phase noise is sufficiently reduced at the offset frequency of 1 kHz or more as compared with the oscillator of the comparative example shown by the broken line L4. I understand.

上記各実施形態のモノリシック水晶フィルタのポール数は、4ポールであったが、4ポールに限らず、3ポールや2ポール等のモノリシック水晶フィルタであってもよい。 The number of poles of the monolithic crystal filter of each of the above embodiments is 4, but the number of poles is not limited to 4 poles, and a monolithic crystal filter such as 3 poles or 2 poles may be used.

上記各実施形態では、温度補償型の発振器に適用して説明したが、本発明は、温度補償機能を有さない発振器に適用してもよい。 Although each of the above embodiments has been described by applying to a temperature-compensated oscillator, the present invention may be applied to an oscillator having no temperature-compensated function.

1,1A,1B 発振装置
2 温度補償型のMEMS発振器
3 モノリシック水晶フィルタ
4 MEMS振動子
5 ICチップ
6 温度補償型の発振回路
7 PLL回路
8 部品搭載用の基板
9 電子部品
10 カバー
20,21 第1,第2整合回路
26 筐体
1,1A, 1B oscillator 2 Temperature-compensated MEMS oscillator 3 Monolithic crystal filter 4 MEMS oscillator 5 IC chip 6 Temperature-compensated oscillator circuit 7 PLL circuit 8 Board for mounting parts 9 Electronic parts 10 Covers 20, 21 No. 1, 2nd matching circuit 26 housing

Claims (10)

発振器及び該発振器の出力が入力されるモノリシック水晶フィルタが搭載された基板を備える、
ことを特徴とする発振装置。
A substrate on which an oscillator and a monolithic crystal filter into which the output of the oscillator is input is mounted.
An oscillator characterized by this.
前記発振器は、MEMS振動子、発振回路及び該発振回路の出力が入力されるPLL回路を含むMEMS発振器である、
請求項1に記載の発振装置。
The oscillator is a MEMS oscillator including a MEMS oscillator, an oscillator circuit, and a PLL circuit to which the output of the oscillator circuit is input.
The oscillator according to claim 1.
前記発振器は、前記発振回路及び前記PLL回路を含む集積回路素子を備える、
請求項2に記載の発振装置。
The oscillator includes an integrated circuit element including the oscillator circuit and the PLL circuit.
The oscillator according to claim 2.
前記発振回路が、温度補償型の発振回路である、
請求項2または3に記載の発振装置。
The oscillator circuit is a temperature-compensated oscillator circuit.
The oscillator according to claim 2 or 3.
少なくとも前記発振器及び前記モノリシック水晶フィルタを収容する収容空間を形成する筐体を備える、
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の発振装置。
It comprises at least a housing forming an accommodation space for accommodating the oscillator and the monolithic crystal filter.
The oscillator according to any one of claims 1 to 4.
前記基板に搭載された前記発振器及び前記モノリシック水晶フィルタが樹脂封止されている、
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の発振装置。
The oscillator mounted on the substrate and the monolithic crystal filter are resin-sealed.
The oscillator according to any one of claims 1 to 4.
前記基板は、その両主面の一方の主面に前記発振器及び前記モノリシック水晶フィルタが搭載され、前記両主面の他方の主面に、当該発振装置を実装するための実装端子を有しており、
前記基板に装着されて、前記基板と共に前記筐体を構成するカバーを備える、
請求項5に記載の発振装置。
The substrate has the oscillator and the monolithic crystal filter mounted on one of the two main surfaces, and has mounting terminals for mounting the oscillator on the other main surface of the two main surfaces. Ori,
A cover mounted on the substrate and constituting the housing together with the substrate is provided.
The oscillator according to claim 5.
前記基板は、その両主面の一方の主面に前記発振器が搭載され、前記両主面の他方の主面に前記モノリシック水晶フィルタが搭載されており、
前記筐体は、前記発振器及び前記モノリシック水晶フィルタと共に前記基板を収容する前記収容空間を形成する、
請求項5に記載の発振装置。
In the substrate, the oscillator is mounted on one main surface of both main surfaces, and the monolithic crystal filter is mounted on the other main surface of both main surfaces.
The housing forms the accommodation space for accommodating the substrate together with the oscillator and the monolithic crystal filter.
The oscillator according to claim 5.
前記基板には、前記モノリシック水晶フィルタの終端インピーダンスを整合する整合回路を構成する電子部品が搭載されている、
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の発振装置。
An electronic component constituting a matching circuit for matching the terminal impedance of the monolithic crystal filter is mounted on the substrate.
The oscillator according to any one of claims 1 to 8.
前記モノリシック水晶フィルタが、4ポールのモノリシック水晶フィルタである、
請求項1ないし9のいずれか一項に記載の発振装置。
The monolithic crystal filter is a 4-pole monolithic crystal filter.
The oscillator according to any one of claims 1 to 9.
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