JP3550796B2 - 水晶振動子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として移動体通信分野において、温度補償型水晶発振器（以下、ＴＣＸＯ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒと記す。）などに用いられる水晶振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水晶振動子は、移動体通信分野を中心に市場が拡大している。移動体通信用として用いられる水晶振動子は、ＴＣＸＯとして±２．５ｐｐｍ／−３０〜＋８０℃の周波数安定度が要求される。従来は、ＡＴカット水晶振動子であった。ＡＴカットというものは、Ｘ軸回りのカット角θをＺ軸を基準とし−Ｙ軸方向に３５°２０′の角度で、Ｚ軸回りのカット角φをＹ軸を基準としＸ軸方向に９０°００′の角度で切り出したものである。ＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性を図４に示す。図４において、１００１はＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性である。図４のＡＴカット水晶振動子を用いてＴＣＸＯを作製する場合、ＡＴカットの共振周波数−温度特性を±２．５ｐｐｍ／−３０〜＋８０℃以内に抑えるために、温度補償回路を内蔵していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製造上、カット角のばらつきを抑えるには限界がある。カット角がばらつくと、共振周波数−温度特性がばらつく。共振周波数−温度特性がばらつくと、これを温度補償する回路の調整が必要となる。これまでは、製造上のカット角のばらつきは±５′程度であった。このときのＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性のようすを図５に示す。図５において、偏差量Ｓは、カット角のばらつきが０°である水晶振動子の共振周波数−温度特性からのカット角のばらつきが±５′生じた場合の共振周波数のシフトの最大量である。１１０１は＋側の偏差量Ｓであり、１１０２は−側の偏差量Ｓである。偏差量Ｓが、ＴＣＸＯのスペックである周波数安定度±２．５ｐｐｍ／−３０〜８０℃の値よりも大きいので、ＡＴカット水晶振動子を共振周波数−温度特性によって選別するか、もしくは、温度補償回路を再調整する必要があった。換言すれば、製造上のカット角のばらつき±５′による共振周波数−温度特性の偏差量Ｓを±２．５ｐｐｍ以内にするか、もしくは、できる限り±２．５ｐｐｍに近い値にしないと、ＴＣＸＯの製造が極めて煩雑になる。その結果、歩留まりが低下し、コスト高になっていた。
【０００４】
本発明は上記問題点を鑑み、カット角のばらつきが０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性に対する、カット角のばらつきによる共振周波数−温度特性のシフト量が少ない水晶振動子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の水晶振動子は、結晶軸におけるＸ軸回りのカット角θによる実効弾性定数の一回微分が０で、かつ、Ｚ軸回りのカット角φによる実効弾性定数の一回微分が０となる、Ｘ軸回りの角度θおよびＺ軸回りの角度φで切り出したものである。
【０００６】
【作用】
本発明は上記した構成によって、カット角のばらつき０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性に対して、製造上の±５′のカット角のばらつきによる水晶振動子の共振周波数−温度特性の偏差量Ｓが±５０ｐｐｍ／−３０〜８０℃以内となる。
【０００７】
【実施例】
以下本発明の実施例の水晶振動子について、図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図１は本発明の実施例における水晶振動子のカット角を示すものである。図１において、（ａ）に水晶と結晶軸の関係を示し、（ｂ）に結晶軸に対する各カット角の定義を示す。１０１は水晶、１０２，１０３および１０４はそれぞれ＋Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸である。１０５は水晶片、１０６および１０７はそれぞれＸ軸およびＺ軸回りのカット角である。第１の実施例の場合、Ｘ軸回りのカット角θが−５８°０５′、Ｚ軸回りのカット角φが９０°００′である。
【０００９】
以上のように構成された水晶振動子について、以下図２および図３を用いて説明する。
【００１０】
まず図２は、Ｘ軸回りのカット角θが−５８°０５′、Ｚ軸回りのカット角φが９０°００′である水晶振動子の共振周波数−温度特性を示すものである。図２において、２０１は共振周波数−温度特性である。
【００１１】
図３は、製造上カット角が±５′ばらついた場合に生じる、図２の共振周波数−温度特性からの偏差量Ｓを示したものである。図３において、３０１および３０２は、それぞれ＋側および−側の偏差量Ｓである。Ｘ軸回りのカット角θが−５８°０５′、Ｚ軸回りのカット角φが９０°００′で切り出すことにより、カット角が±５′ばらついた場合に生じる、図２の共振周波数−温度特性からの偏差量Ｓを＋側を＋１０．２ｐｐｍ／−３０〜８０℃、−側を−１２．４ｐｐｍ／−３０〜８０℃とすることができる。
【００１２】
従来のＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性のカット角がばらつくことによる偏差量Ｓが１／２以下となるカット角を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
この中でも、最も偏差量Ｓが少ないのは、Ｘ軸回りのカット角θとＺ軸回りのカット角φがそれぞれθ＝７１°１３′，φ＝３０°００′の組み合せ、θ＝４０°３１′，φ＝９０°００′の組み合せ、θ＝０°００′，φ＝０°００′の組み合せ、θ＝−４０°２５′，φ＝３０°０４′の組み合せ、およびθ＝−７１°１３′，φ＝９０°００′の組み合せである。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、結晶軸におけるＸ軸回りのカット角θによる実効弾性定数の一回微分が０で、かつ、Ｚ軸回りのカット角φによる実効弾性定数の一回微分が０となるＸ軸回りの角度θおよびＺ軸回りの角度φで切り出すことにより、カット角のばらつき０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性に対する、製造上のカット角の±５′のばらつきによる水晶振動子の共振周波数−温度特性の偏差量Ｓを±５０ｐｐｍ以内と改善し、１つの温度補償回路で補償できる振動子の数が増え、歩留まりが向上し、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は水晶と結晶軸の関係を示す斜視図
（ｂ）は結晶軸に対する水晶カット角の定義方法を示す斜視図
【図２】本発明の第１の実施例における水晶振動子の共振周波数−温度特性図
【図３】本発明の第１の実施例における水晶振動子のカット角が±５′ばらついた場合に生じる、カット角のばらつき０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性からの偏差量Ｓを示す図
【図４】従来のＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性図
【図５】従来のＡＴカット水晶振動子のカット角が±５′ばらついた場合に生じる、カット角のばらつき０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性からの偏差量Ｓを示す図
【符号の説明】
１０１ 水晶
１０２ Ｘ軸
１０３ Ｙ軸
１０４ Ｚ軸
１０５ 水晶片
１０６ Ｘ軸回りのカット角
１０７ Ｚ軸回りのカット角
２０１ 共振周波数−温度特性
３０１ ＋側の偏差量Ｓ
３０２ −側の偏差量Ｓ
【産業上の利用分野】
本発明は、主として移動体通信分野において、温度補償型水晶発振器（以下、ＴＣＸＯ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒと記す。）などに用いられる水晶振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水晶振動子は、移動体通信分野を中心に市場が拡大している。移動体通信用として用いられる水晶振動子は、ＴＣＸＯとして±２．５ｐｐｍ／−３０〜＋８０℃の周波数安定度が要求される。従来は、ＡＴカット水晶振動子であった。ＡＴカットというものは、Ｘ軸回りのカット角θをＺ軸を基準とし−Ｙ軸方向に３５°２０′の角度で、Ｚ軸回りのカット角φをＹ軸を基準としＸ軸方向に９０°００′の角度で切り出したものである。ＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性を図４に示す。図４において、１００１はＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性である。図４のＡＴカット水晶振動子を用いてＴＣＸＯを作製する場合、ＡＴカットの共振周波数−温度特性を±２．５ｐｐｍ／−３０〜＋８０℃以内に抑えるために、温度補償回路を内蔵していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製造上、カット角のばらつきを抑えるには限界がある。カット角がばらつくと、共振周波数−温度特性がばらつく。共振周波数−温度特性がばらつくと、これを温度補償する回路の調整が必要となる。これまでは、製造上のカット角のばらつきは±５′程度であった。このときのＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性のようすを図５に示す。図５において、偏差量Ｓは、カット角のばらつきが０°である水晶振動子の共振周波数−温度特性からのカット角のばらつきが±５′生じた場合の共振周波数のシフトの最大量である。１１０１は＋側の偏差量Ｓであり、１１０２は−側の偏差量Ｓである。偏差量Ｓが、ＴＣＸＯのスペックである周波数安定度±２．５ｐｐｍ／−３０〜８０℃の値よりも大きいので、ＡＴカット水晶振動子を共振周波数−温度特性によって選別するか、もしくは、温度補償回路を再調整する必要があった。換言すれば、製造上のカット角のばらつき±５′による共振周波数−温度特性の偏差量Ｓを±２．５ｐｐｍ以内にするか、もしくは、できる限り±２．５ｐｐｍに近い値にしないと、ＴＣＸＯの製造が極めて煩雑になる。その結果、歩留まりが低下し、コスト高になっていた。
【０００４】
本発明は上記問題点を鑑み、カット角のばらつきが０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性に対する、カット角のばらつきによる共振周波数−温度特性のシフト量が少ない水晶振動子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の水晶振動子は、結晶軸におけるＸ軸回りのカット角θによる実効弾性定数の一回微分が０で、かつ、Ｚ軸回りのカット角φによる実効弾性定数の一回微分が０となる、Ｘ軸回りの角度θおよびＺ軸回りの角度φで切り出したものである。
【０００６】
【作用】
本発明は上記した構成によって、カット角のばらつき０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性に対して、製造上の±５′のカット角のばらつきによる水晶振動子の共振周波数−温度特性の偏差量Ｓが±５０ｐｐｍ／−３０〜８０℃以内となる。
【０００７】
【実施例】
以下本発明の実施例の水晶振動子について、図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図１は本発明の実施例における水晶振動子のカット角を示すものである。図１において、（ａ）に水晶と結晶軸の関係を示し、（ｂ）に結晶軸に対する各カット角の定義を示す。１０１は水晶、１０２，１０３および１０４はそれぞれ＋Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸である。１０５は水晶片、１０６および１０７はそれぞれＸ軸およびＺ軸回りのカット角である。第１の実施例の場合、Ｘ軸回りのカット角θが−５８°０５′、Ｚ軸回りのカット角φが９０°００′である。
【０００９】
以上のように構成された水晶振動子について、以下図２および図３を用いて説明する。
【００１０】
まず図２は、Ｘ軸回りのカット角θが−５８°０５′、Ｚ軸回りのカット角φが９０°００′である水晶振動子の共振周波数−温度特性を示すものである。図２において、２０１は共振周波数−温度特性である。
【００１１】
図３は、製造上カット角が±５′ばらついた場合に生じる、図２の共振周波数−温度特性からの偏差量Ｓを示したものである。図３において、３０１および３０２は、それぞれ＋側および−側の偏差量Ｓである。Ｘ軸回りのカット角θが−５８°０５′、Ｚ軸回りのカット角φが９０°００′で切り出すことにより、カット角が±５′ばらついた場合に生じる、図２の共振周波数−温度特性からの偏差量Ｓを＋側を＋１０．２ｐｐｍ／−３０〜８０℃、−側を−１２．４ｐｐｍ／−３０〜８０℃とすることができる。
【００１２】
従来のＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性のカット角がばらつくことによる偏差量Ｓが１／２以下となるカット角を表１に示す。
【００１３】
【表１】
この中でも、最も偏差量Ｓが少ないのは、Ｘ軸回りのカット角θとＺ軸回りのカット角φがそれぞれθ＝７１°１３′，φ＝３０°００′の組み合せ、θ＝４０°３１′，φ＝９０°００′の組み合せ、θ＝０°００′，φ＝０°００′の組み合せ、θ＝−４０°２５′，φ＝３０°０４′の組み合せ、およびθ＝−７１°１３′，φ＝９０°００′の組み合せである。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、結晶軸におけるＸ軸回りのカット角θによる実効弾性定数の一回微分が０で、かつ、Ｚ軸回りのカット角φによる実効弾性定数の一回微分が０となるＸ軸回りの角度θおよびＺ軸回りの角度φで切り出すことにより、カット角のばらつき０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性に対する、製造上のカット角の±５′のばらつきによる水晶振動子の共振周波数−温度特性の偏差量Ｓを±５０ｐｐｍ以内と改善し、１つの温度補償回路で補償できる振動子の数が増え、歩留まりが向上し、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は水晶と結晶軸の関係を示す斜視図
（ｂ）は結晶軸に対する水晶カット角の定義方法を示す斜視図
【図２】本発明の第１の実施例における水晶振動子の共振周波数−温度特性図
【図３】本発明の第１の実施例における水晶振動子のカット角が±５′ばらついた場合に生じる、カット角のばらつき０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性からの偏差量Ｓを示す図
【図４】従来のＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性図
【図５】従来のＡＴカット水晶振動子のカット角が±５′ばらついた場合に生じる、カット角のばらつき０°００′の水晶振動子の共振周波数−温度特性からの偏差量Ｓを示す図
【符号の説明】
１０１ 水晶
１０２ Ｘ軸
１０３ Ｙ軸
１０４ Ｚ軸
１０５ 水晶片
１０６ Ｘ軸回りのカット角
１０７ Ｚ軸回りのカット角
２０１ 共振周波数−温度特性
３０１ ＋側の偏差量Ｓ
３０２ −側の偏差量Ｓ
Claims (4)
- 結晶軸におけるＸ軸回りのカット角θによる実効弾性定数の一回微分が０で、かつ、Ｚ軸回りのカット角φによる実効弾性定数の一回微分が０となる、Ｘ軸回りのカット角θを−７１°１３´、Ｚ軸回りのカット角φを９０°００´、Ｙ軸回りのカット角を０°００´で切り出した厚みすべり振動によって共振する水晶振動子。
- 結晶軸におけるＸ軸回りのカット角θによる実効弾性定数の一回微分が０で、かつ、Ｚ軸回りのカット角φによる実効弾性定数の一回微分が０となる、Ｘ軸回りのカット角θを４０°３１´、Ｚ軸回りのカット角φを９０°００´、Ｙ軸回りのカット角を０°００´で切り出した厚みすべり振動によって共振する水晶振動子。
- 結晶軸におけるＸ軸回りのカット角θによる実効弾性定数の一回微分が０で、かつ、Ｚ軸回りのカット角φによる実効弾性定数の一回微分が０となる、Ｘ軸回りのカット角θを０°００´、Ｚ軸回りのカット角φを０°００´、Ｙ軸回りのカット角を０°００´で切り出した厚みすべり振動によって共振する水晶振動子。
- 結晶軸におけるＸ軸回りのカット角θによる実効弾性定数の一回微分が０で、かつ、Ｚ軸回りのカット角φによる実効弾性定数の一回微分が０となる、Ｘ軸回りのカット角θを７９°５９´、Ｚ軸回りのカット角φを９０°００´、Ｙ軸回りのカット角を０°００´で切り出した厚みすべり振動によって共振する水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12224195A JP3550796B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12224195A JP3550796B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 水晶振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316777A JPH08316777A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3550796B2 true JP3550796B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=14831089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12224195A Expired - Fee Related JP3550796B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3550796B2 (ja) |
-
1995
- 1995-05-22 JP JP12224195A patent/JP3550796B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08316777A (ja) | 1996-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040330 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040412 |
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