JP4705571B2 - 音響表面波レゾネータを備えた発振器 - Google Patents

音響表面波レゾネータを備えた発振器 Download PDF

Info

Publication number
JP4705571B2
JP4705571B2 JP2006524364A JP2006524364A JP4705571B2 JP 4705571 B2 JP4705571 B2 JP 4705571B2 JP 2006524364 A JP2006524364 A JP 2006524364A JP 2006524364 A JP2006524364 A JP 2006524364A JP 4705571 B2 JP4705571 B2 JP 4705571B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
double
surface wave
oscillator
transducer
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006524364A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007503744A (ja
Inventor
マルティーン ギュンター
ヴァイナハト マンフレート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tele Filter GmbH
Original Assignee
Tele Filter GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2003139865 external-priority patent/DE10339865B4/de
Priority claimed from DE200410028421 external-priority patent/DE102004028421B4/de
Application filed by Tele Filter GmbH filed Critical Tele Filter GmbH
Publication of JP2007503744A publication Critical patent/JP2007503744A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4705571B2 publication Critical patent/JP4705571B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/326Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator the resonator being an acoustic wave device, e.g. SAW or BAW device
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02834Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/64Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6423Means for obtaining a particular transfer characteristic
    • H03H9/6433Coupled resonator filters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/64Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6423Means for obtaining a particular transfer characteristic
    • H03H9/6433Coupled resonator filters
    • H03H9/644Coupled resonator filters having two acoustic tracks
    • H03H9/6456Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled
    • H03H9/6469Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled via two connecting electrodes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Description

本発明は電子回路/エレクトロニクスの技術分野に関連しており、音響表面波を基礎とする発振器やセンサなどの素子、特に発振器周波数の温度特性を調整すべきセンサを対象とする。
2つの周波数決定素子、すなわち音響表面波に対する少なくとも1つのインターディジタルトランスデューサを含む素子から成る結合体と、この結合体の出力側から入力側への、増幅器を含むフィードバック部とを有する発振器が公知である。ここでは各周波数決定素子は同期周波数の温度依存性により相互に区別される。
特殊な構成の例として、2つの周波数決定素子から成る結合体が2つの遅延線を有しており、同一の結晶カットに属するが異なる伝搬方向を有する基板を用いているものが挙げられる。これについては文献[1]T.I.Browning, M.F.Lewis, "A novel Technique for improving the temperature stability of SAW/SSBW devices", Proc.1978 IEEE Ultrasonics Symposiumの474頁〜477頁を参照されたい。結晶カットとしてSTカット水晶が用いられる。STカット水晶では法線が水晶の結晶構造Y軸に対して42.75゜傾いている。主遅延線の伝搬方向は水晶のX軸であり、補助遅延線の伝搬方向はこれに対して41゜傾いている。したがって主遅延線では1次の同期周波数の温度係数は消えてしまう。これに対して補助遅延線での1次の同期周波数の温度係数は0にならない。温度係数の次数はさまざまであるが、主遅延線での2次の同期周波数の温度係数は補償することができる。主遅延線での2次の同期周波数の温度係数の補償に必要な補助遅延線での1次の同期周波数の温度係数は、補償すべき2次の温度係数、補助遅延線での振幅および双方の遅延線に対して等しい伝搬区間の関数として表される。
遠隔から問い合わせ可能なセンサ、特にここでの音響表面波に基づくシングルゲートレゾネータに関連して、温度補償のために、異なる伝搬方向および同じ結晶カットを有する基板を備えた2つのシングルゲートレゾネータを組み合わせることが知られている。これについては文献[2]W.Buff, M.Rusko, T.Vandahl, M.Goroll, F.Moeller, "A differential measurement SAW device for passive remote sensoring", Proc.1996 IEEE Ultrasonic Symposiumの343頁〜346頁を参照されたい。このとき温度補償の前提となるのは、各伝搬方向がそれぞれ異なる位相速度およびほぼ等しい同期周波数の温度係数を有するということである。
前掲の文献[1]に記載されている手段は次のような欠点を有する。
(1)所定の長さの基板によって形成された遅延線はきわめて小さな位相急峻性しか有さず、発振器の安定性が不充分となる。
(2)発振器周波数の絶対値|S21|はきわめて強く温度に依存しているため、フィードバック部内の増幅器の増幅領域が大きくなりすぎ、望ましくない非線形の効果が生じたり、増幅器の制御に高いコストがかかったりする。
(3)文献[1]に記載されている温度補償方法は広帯域の周波数決定素子に対してしか適用できない。
(4)文献[1]で使用されている2つの遅延線の結合体の記述モデルは、この結合体の入力インピーダンスまたは出力インピーダンスがソース抵抗または負荷抵抗に比べて格段に大きく、全てのトランスデューサで反射がない場合の近似である。こうしたモデルによって得られる教説は、例えば上述の補助遅延線での1次の同期周波数の温度係数の関数のように、ほとんどのケースに適用できず、反射が重要な役割を果たす周波数決定素子に敷衍することができない。
本発明の基礎とする課題は、周知のタイプの周波数決定素子としての音響表面波素子を備えた温度依存性の発振器を改善して、
−所定の長さの基板での周波数決定素子の位相急峻性、ひいては発振器の安定性を高め、
−そのつどの温度のもとで生じる発振器周波数の絶対値|S21|の温度依存性を小さくし、
−周波数決定素子の帯域を狭くし、
−温度依存性の発振器の構造について文献[1]に記載されているような近似に基づかない教説を提示し、反射が重要な役割を果たす周波数決定素子へ適用可能にする
ことである。
この課題は、a)各周波数決定素子は音響表面波レゾネータであり、b)2つの音響表面波レゾネータの同期周波数のn次の温度係数は0でないときそれぞれ異なる符号を有し、n+1次の温度係数はそれぞれ同じ符号を有し、1次からn−1次までの温度係数はnが1より大きいとき0であり、ここでn≧1であり、c)相互に結合された各周波数決定素子のオブジェクトの各トランスデューサのアパーチャ比、およびトランスデューサの櫛歯エッジおよびリフレクタストリップに対して垂直な方向での長さの比が、所定の温度領域における発振器周波数の変化を最小とするように選定されている構成により解決される。
有利には、各周波数決定素子は音響表面波に対する2つのインターディジタルトランスデューサを有しており、ここでインターディジタルトランスデューサは結合体により並列回路として相互に接続されたオブジェクトである。
ここで各周波数決定素子は2つのリフレクタ間にそれぞれ2つのインターディジタルトランスデューサを配置したダブルゲート表面波レゾネータであり、このダブルゲート表面波レゾネータはアパーチャおよびトランスデューサ間の空間により区別され、ダブルゲート表面波レゾネータにおけるアパーチャ、トランスデューサ間の空間および同期波長は発振器周波数が所定の温度のもとで設定周波数に相応するように定められている。
有利には、各周波数決定素子は2つのリフレクタ間に1つのインターディジタルトランスデューサを配置した音響表面波レゾネータであり、この音響表面波レゾネータはさらにその波のフィールドを相互に結合する結合素子を有しており、各トランスデューサのアパーチャ比、およびトランスデューサの櫛歯エッジおよびリフレクタストリップに対して垂直な方向での結合素子の長さの比が、所定の温度領域における発振器周波数の変化を最小とするように選定されている。
本発明では、各音響表面波レゾネータが同じ結晶タイプの基板に属していてもよいし、異なるタイプの結晶の基板に属していてもよい。基板が同じ結晶タイプに属する場合、各音響表面波レゾネータは同一の結晶カット上の音響表面波に対してそれぞれ異なる伝搬方向を有する。異なるタイプの結晶に属する場合、各音響表面波レゾネータは別々の基板上に配置されている。
有利には、2つの音響表面波レゾネータの電極構造体は共通の基板上に配置されている。
有利には、音響表面波に対するダブルゲート表面波レゾネータの結晶タイプ、結晶カットおよび伝搬方向は第1のダブルゲート表面波レゾネータの同期周波数fの温度依存性f(T)および第2のダブルゲート表面波レゾネータの同期周波数fの温度依存性f(T)が式
V(f(T),f(T))=−(δψ/δf)/(δψ/δf
ここでV=(df/dT)/(df/dT)|T=T1
または
Figure 0004705571
ここでΔT1,2=T1,2,max−T1,2,min
を満足するように選定される。このときψはダブルゲート表面波レゾネータの結合体の位相であり、f1,2,maxは観察している温度領域での第1のダブルゲート表面波レゾネータおよび第2のダブルゲート表面波レゾネータの最大同期周波数であり、f1,2,minは観察している温度領域での第1のダブルゲート表面波レゾネータおよび第2のダブルゲート表面波レゾネータの最小同期周波数であり、T1,2,max,T1,2,minは同期周波数の相応の極値の発生する温度であり、Tは観察している温度領域内の所定の温度である。
有利には、少なくとも1つのダブルゲート表面波レゾネータのインターディジタルトランスデューサ間に中間リフレクタが配置されている。
有利には、1つのインターディジタルトランスデューサがその極性によって他のインターディジタルトランスデューサから区別される。
有利には、2つのダブルゲート表面波レゾネータにおいて同期周波数の同じ次数の温度係数、特に1次または2次の温度係数が支配的である。
有利には、各ダブルゲート表面波レゾネータは類似した同期周波数の温度依存性を有し、つまり第1のダブルゲート表面波レゾネータの同期周波数の温度依存性は第2の音響表面波レゾネータの同期周波数の温度依存性に一定の係数を乗算したものに近似であり、観察している全温度領域でのこれらの同期周波数の温度依存性の差は2つのダブルゲート表面波レゾネータのそれぞれの温度依存性よりも格段に小さい。
有利には、各ダブルゲート表面波レゾネータの同期波長はダブルゲート表面波レゾネータが異なる位相速度を有するにもかかわらず同じ共振周波数を有するように選定されている。
有利には、2つの音響表面波レゾネータの各同期周波数の1次の温度係数は0ではなく、それぞれ符号が異なっている。
また、2つの音響表面波レゾネータの各同期周波数の2次の温度係数は0ではなく、それぞれ符号が異なっており、ただし所定の温度に関する1次の温度係数は0であるように構成することもできる。
有利には、各音響表面波レゾネータは結合素子として結合トランスデューサを有しており、第1の音響表面波レゾネータの結合トランスデューサと第2の音響表面波レゾネータの結合トランスデューサとは2つの電気線路を介して接続されている。
このとき有利には、各結合トランスデューサのアパーチャは異なっており、櫛歯数は等しい。また各結合トランスデューサの櫛歯数が異なり、アパーチャが等しいように構成することもできる。さらに有利には、各結合トランスデューサの櫛歯が結合トランスデューサの属する音響表面波レゾネータのトランスデューサの櫛歯よりも多くなるように構成する。
有利には、各音響表面波レゾネータの結合トランスデューサを接続する電気線路のあいだに結合インダクタンスと称されるインダクタンスが接続される。
また、各音響表面波レゾネータの結合トランスデューサを接続する電気線路のあいだに結合キャパシタンスと称されるキャパシタンスを接続してもよい。
有利には、少なくとも1つの結合トランスデューサは、整数個の同じ極性の連続する櫛歯から成る少なくとも1つの櫛歯グループを有する。
本発明の或る有利な実施形態によれば、結晶カットはSTカット水晶であり、トランスデューサの櫛歯およびリフレクタストリップに対して垂直な方向が第1の音響表面波レゾネータでは結晶X軸に対して角度0゜〜45゜であり、第2の音響表面波レゾネータでは結晶X軸に対して角度45゜より大きい。
本発明では、2つの音響表面波レゾネータの各結合素子が1つのマルチストリップカプラを形成している。
本発明の或る有利な実施形態によれば、音響表面波レゾネータにおいて、トランスデューサの櫛歯ピッチ、リフレクタのストリップピッチ、トランスデューサから結合素子までの距離、トランスデューサからリフレクタまでの距離、および電極層の厚さは、設定温度での共振が設定周波数間隔で起こるように選定されている。ここで有利には、設定周波数間隔は0である。
本発明を以下に実施例に則して詳細に説明する。図1には2つの周波数決定素子の結合体から成る第1の発振器が示されている。図2には2つの周波数決定素子および1つの結合インダクタンスを備えた第2の発振器が示されている。図3には別々の基板上に配置された2つの周波数決定素子を備えた第3の発振器が示されている。
実施例1
図1に示されている発振器は周波数決定素子としてのレゾネータ結合体と、図示されていない増幅器を含む結合体の出力側から入力側へのフィードバック部とから成る。フィードバック部の位相は0に等しいと前提される。以下にこのレゾネータ結合体の特性を説明する。
STカット水晶としての基板1上に2つのダブルゲート表面波レゾネータ2,3が配置されている。レゾネータ2はリフレクタ21,22およびインターディジタルトランスデューサ23,24から成り、レゾネータ3はリフレクタ31,32およびインターディジタルトランスデューサ33,34から成る。2つのダブルゲート表面波レゾネータ2,3が1つのレゾネータ結合体を形成している。ダブルゲートレゾネータ2の伝搬方向、つまりトランスデューサ23,24の櫛歯およびリフレクタ21,22のストリップに垂直な方向は、水晶の結晶X軸に対して平行である。したがってダブルゲート表面波レゾネータ2の同期周波数の温度依存性の特性ではパラボリック成分が支配的である。ダブルゲート表面波レゾネータ3の伝搬方向、つまりトランスデューサ33,34の櫛歯およびリフレクタ31,32のストリップに垂直な方向は、水晶の結晶X軸に対して角度α傾いている。ダブルゲート表面波レゾネータ3の同期周波数の温度依存性の特性においてもパラボリック成分が支配的である。ダブルゲート表面波レゾネータ2のトランスデューサ23とダブルゲート表面波レゾネータ3のトランスデューサ33とは電気線路6,7を介して並列接続されており、ダブルゲート表面波レゾネータ2のトランスデューサ24とダブルゲート表面波レゾネータ3のトランスデューサ34とは電気線路4,5を介して並列接続されている。各ダブルゲート表面波レゾネータ2,3の隣り合う櫛歯の中央から中央までの間隔、隣り合うリフレクタストリップの中央から中央までの間隔は同期波長の1/2に相応し、2つのダブルゲート表面波レゾネータ2,3の共振周波数が等しくなるように選定されている。トランスデューサ24,34の並列回路はレゾネータ結合体の入力側8を形成しており、トランスデューサ23,33の並列回路はレゾネータ結合体の出力側9を形成している。ダブルゲート表面波レゾネータ3のトランスデューサ33,34間の空間35はダブルゲート表面波レゾネータ2のトランスデューサ23,24間の空間25よりも大きく、ダブルゲート表面波レゾネータ3のトランスデューサ33,34のアパーチャ36はダブルゲート表面波レゾネータ2のトランスデューサ23,24のアパーチャ26よりも小さい。
各ダブルゲート表面波レゾネータ2,3のパラメータを求める際に、まずダブルゲート表面波レゾネータ2の空間25、アパーチャ26、同期周波数、およびダブルゲート表面波レゾネータ3の空間35、同期周波数が設定される。レゾネータ結合体の位相は0でなければならないという要求から、ゼロ位置探索プログラムによりアパーチャ36が求められる。全てのパラメータが用いられ、温度による発振器周波数の導関数が所定の温度で消去されなければならないという要求により、ダブルゲート表面波レゾネータ2,3の同期周波数の温度導関数の比Vは、ダブルゲート表面波レゾネータ2,3の同期周波数によるレゾネータ結合体の位相の導関数の比から、式
V=(df/dT)/(df/dT)|T=T1=−(δψ/δf)/(δψ/δf
により計算される。ここでf,fはダブルゲート表面波レゾネータ2,3の同期周波数であり、Tは所定の温度である。
比Vが比Vに一致しない場合、ダブルゲート表面波レゾネータ2の空間25、アパーチャ26、同期周波数、およびダブルゲート表面波レゾネータ3の空間35、同期周波数のうち少なくとも1つのパラメータが変更され、続いてアパーチャ36が新たに求められる。ここでVはダブルゲート表面波レゾネータ2,3の伝搬方向に対する同期周波数の温度依存性の導関数の比の実験により得られたデータまたは計算値である。このプロセスは所定の誤差範囲内で比Vが比Vに一致するまで反復される。このプロセスの結果、レゾネータ結合体が1つのダブルゲート表面波レゾネータの代わりに発振器の周波数決定素子として使用される場合、発振器周波数の温度依存性を小さくするための全てのパラメータが既知となる。
実施例2
この実施例は図2に示されている発振器に関連する。この発振器は周波数決定素子としてのレゾネータ結合体と図示されていない増幅器を含む結合体の出力側から入力側へのフィードバック部とから成る。フィードバック部の位相は0に等しいと前提される。以下にこのレゾネータ結合体の特性を説明する。
STカット水晶としての基板1上に2つの表面波レゾネータ2,3が配置されている。レゾネータ2はリフレクタ21,22およびインターディジタルトランスデューサ24から成り、レゾネータ3はリフレクタ31,32およびインターディジタルトランスデューサ34から成る。さらに表面波レゾネータ2ではトランスデューサ24とリフレクタ21とのあいだに結合トランスデューサ23が、また表面波レゾネータ3ではトランスデューサ34とリフレクタ31とのあいだに結合トランスデューサ33が配置されている。2つの表面波レゾネータ2,3が1つのレゾネータ結合体を形成している。電極は厚さ300nmのアルミニウム層から成る。表面波レゾネータ2の伝搬方向、つまり結合トランスデューサ23およびトランスデューサ24の櫛歯およびリフレクタ21,22のストリップに垂直な方向は、水晶の結晶X軸に対して角度α2=30゜傾いている。したがって表面波レゾネータ2の同期周波数の1次の温度係数は正である。表面波レゾネータ3の伝搬方向、つまり結合トランスデューサ33およびトランスデューサ34の櫛歯およびリフレクタ31,32のストリップに垂直な方向は、水晶の結晶X軸に対して角度α3=47.5゜傾いている。したがって表面波レゾネータ3の同期周波数の1次の温度係数は負である。表面波レゾネータ2の結合トランスデューサ23とトランスデューサ24とのあいだの空間25および表面波レゾネータ3の結合トランスデューサ33とトランスデューサ34とのあいだの空間35は同じ幅である。トランスデューサ24,34の櫛電極はそれぞれアース電位に置かれた線路4を介して相互に電気的に接触している。結合トランスデューサ23,33の櫛電極は線路5,6を介して相互に電気的に接続されており、ここで線路5はアースに置かれている。線路5,6間には結合インダクタンス7が接続されている。この結合インダクタンスは結合トランスデューサ23,33のキャパシタンスとともに振動回路を形成している。表面波レゾネータ3のトランスデューサ34はレゾネータ結合体の入力側8として用いられ、表面波レゾネータ2のトランスデューサ24はレゾネータ結合体の出力側9として用いられる。結合トランスデューサ23およびトランスデューサ24のアパーチャ26、結合トランスデューサ33およびトランスデューサ34のアパーチャ36、および結合インダクタンス7は発振器周波数の変化が所定の温度領域で最小となるように選定される。各表面波レゾネータ2,3において、隣り合う櫛歯の中央から中央までの間隔、隣り合うリフレクタストリップの中央から中央までの間隔、結合トランスデューサ23とトランスデューサ24とのあいだの空間25、結合トランスデューサ33とトランスデューサ34とのあいだの空間35、結合トランスデューサ23とリフレクタ21とのあいだの空間、トランスデューサ24とリフレクタ22とのあいだの空間、結合トランスデューサ33とリフレクタ31とのあいだの空間、およびトランスデューサ34とリフレクタ32とのあいだの空間は、2つの表面波レゾネータ2,3の共振が室温のもとで等しくなるように選定される。
発振器は対称なキャビティモードに属する表面波レゾネータ2,3の共振の結合から得られる共振対の共振によって振動する。この結合は線路5,6を介して形成される。前述の共振対の共振として、対称なカップリングモードに属する共振が選択される。このカップリングモードは結合トランスデューサ23,33の電気信号が同相となることを特徴とする。
実施例3
この実施例は図3に示されている2つの別個の基板を備えた発振器に関する。ここで第1の基板10上には表面波レゾネータ2が配置されており、これはリフレクタ21,22およびインターディジタルトランスデューサ24から成る。さらに表面波レゾネータ2にはトランスデューサ24とリフレクタ21とのあいだに結合トランスデューサ23が配置されている。第2の基板1上には表面波レゾネータ3が配置されており、これはリフレクタ31,32およびインターディジタルトランスデューサ34から成る。さらに表面波レゾネータ3にはトランスデューサ34とリフレクタ31とのあいだに結合トランスデューサ33が配置されている。2つの表面波レゾネータ2,3が1つのレゾネータ結合体を形成している。基板1,10はともにSTカット水晶である。この場合、表面波レゾネータ2の伝搬方向、つまり結合トランスデューサ23およびトランスデューサ24の櫛歯およびリフレクタ21,22のストリップに垂直な方向は、水晶の結晶X軸に対して角度α2=30゜傾いている。したがって表面波レゾネータ2の同期周波数の1次の温度係数は正である。表面波レゾネータ3の伝搬方向、つまり結合トランスデューサ33およびトランスデューサ34の櫛歯およびリフレクタ31,32のストリップに垂直な方向は、水晶の結晶X軸に対して角度α3=47.5゜傾いている。したがって表面波レゾネータ3の同期周波数の1次の温度係数は負である。
基板1,10は異なるタイプの結晶カットであってもよい。
表面波レゾネータ2の結合トランスデューサ23とトランスデューサ24とのあいだの空間25および表面波レゾネータ3の結合トランスデューサ33とトランスデューサ34とのあいだの空間35は同じ幅である。トランスデューサ24,34の櫛電極はそれぞれアース電位に置かれた線路4を介して相互に電気的に接触している。結合トランスデューサ23,33の櫛電極は線路5,6を介して相互に電気的に接続されており、ここで線路5はアースに置かれている。線路5,6間には結合インダクタンス7が接続されている。この結合インダクタンスは結合トランスデューサ23,33のキャパシタンスとともに振動回路を形成している。表面波レゾネータ3のトランスデューサ34はレゾネータ結合体の入力側8として用いられ、表面波レゾネータ2のトランスデューサ24はレゾネータ結合体の出力側9として用いられる。結合トランスデューサ23およびトランスデューサ24のアパーチャ26、結合トランスデューサ33およびトランスデューサ34のアパーチャ36、および結合インダクタンス7は発振器周波数の変化が所定の温度領域で最小となるように選定される。各表面波レゾネータ2,3において、隣り合う櫛歯の中央から中央までの間隔、隣り合うリフレクタストリップの中央から中央までの間隔、結合トランスデューサ23とトランスデューサ24とのあいだの空間25、結合トランスデューサ33とトランスデューサ34とのあいだの空間35、結合トランスデューサ23とリフレクタ21とのあいだの空間、トランスデューサ24とリフレクタ22とのあいだの空間、結合トランスデューサ33とリフレクタ31とのあいだの空間、およびトランスデューサ34とリフレクタ32とのあいだの空間は、2つの表面波レゾネータ2,3の共振が室温のもとで等しくなるように選定される。
2つの周波数決定素子の結合体から成る第1の発振器を示す図である。 2つの周波数決定素子および1つの結合インダクタンスを備えた第2の発振器を示す図である。 別々の基板上に配置された2つの周波数決定素子を備えた第3の発振器を示す図である。

Claims (29)

  1. 2つの周波数決定素子(2;3)から成る結合体と、該結合体の出力側(9)から入力側(8)への、増幅器を含むフィードバック部とが設けられており、
    各周波数決定素子は音響表面波に対する少なくとも1つのインターディジタルトランスデューサ(24;34)を有しており、それぞれ同期周波数の温度依存性により相互に区別される、
    発振器において、
    周波数決定素子はダブルゲート音響表面波レゾネータ(2;3)であり、
    該ダブルゲート音響表面波レゾネータは波のフィールドを相互に結合するトランスデューサ(23;33)を含むかまたは該トランスデューサに並列接続されており、
    2つのダブルゲート音響表面波レゾネータのそれぞれのレゾネータの同期周波数の次の温度係数0でなく互いに異なる符号を有するか、あるいは、それぞれのレゾネータの同期周波数の2次の温度係数が0でなく、設定された温度に対する1次の温度係数が0である
    ことを特徴とする発振器。
  2. 各トランスデューサのアパーチャ比、および、トランスデューサの櫛歯とリフレクタのストリップとに対して垂直な方向で見た各トランスデューサの長さの比が、所定の温度領域における発振器周波数の変化を最小とするように選定されている、請求項1記載の発振器
  3. 各周波数決定素子(2;3)は音響表面波に対する2つのインターディジタルトランスデューサ(23,24;33,34)を有しており、ここでインターディジタルトランスデューサは結合体により並列回路として相互に接続されたオブジェクトである、請求項1記載の発振器。
  4. 各周波数決定素子(2;3)はそれぞれ2つのリフレクタ(21,22;31,32)間に2つのインターディジタルトランスデューサ(23,24または33,34)を配置したダブルゲート表面波レゾネータであり、該ダブルゲート表面波レゾネータはアパーチャ(26;36)およびインターディジタルトランスデューサ間の空間(25;35)により区別され、ダブルゲート表面波レゾネータにおける前記アパーチャ、前記インターディジタルトランスデューサ間の空間および同期波長は発振器周波数が所定の温度のもとで設定周波数に相応するように定められている、請求項記載の発振器。
  5. 各周波数決定素子(2;3)はそれぞれ2つのリフレクタ(21,22;31,32)間に1つのインターディジタルトランスデューサ(24;34)を配置したダブルゲート音響表面波レゾネータであり、各トランスデューサのアパーチャ比、および、トランスデューサの櫛歯リフレクタストリップとに対して垂直な方向で見た各トランスデューサの長さの比が、所定の温度領域における発振器周波数の変化を最小とするように選定されている、請求項1記載の発振器。
  6. ダブルゲート音響表面波レゾネータ(2;3)の基板は同じ結晶タイプに属する、請求項1記載の発振器。
  7. ダブルゲート音響表面波レゾネータ(2;3)の基板は異なる結晶タイプに属する、請求項1記載の発振器。
  8. ダブルゲート音響表面波レゾネータ(2;3)は同一のタイプの結晶カット上でそれぞれ異なる音響表面波の伝搬方向を有する、請求項記載の発振器。
  9. ダブルゲート音響表面波レゾネータ(2;3)は別々の基板上に配置されている、請求項1または記載の発振器。
  10. 2つのダブルゲート音響表面波レゾネータ(2;3)の電極構造体は共通の基板(1)上に配置されている、請求項1記載の発振器。
  11. 音響表面波に対するダブルゲート表面波レゾネータの結晶タイプ、結晶カットおよび伝搬方向は第1のダブルゲート表面波レゾネータの同期周波数f 温度依存性f(T)および第2のダブルゲート表面波レゾネータの同期周波数fの温度依存性f(T)が式
    V(f(T),f(T))=−(δψ/δf)/(δψ/δf
    ここでV=(df/dT)/(df/dT)|T=T
    または
    Figure 0004705571
    ここでΔT1,2=T1,2,max−T1,2,min
    を満足するように選定されており、このときψはダブルゲート表面波レゾネータの結合体の位相であり、f1,2,maxは観察している温度領域での第1のダブルゲート表面波レゾネータおよび第2のダブルゲート表面波レゾネータの最大同期周波数であり、f1,2,minは観察している温度領域での第1のダブルゲート表面波レゾネータおよび第2のダブルゲート表面波レゾネータの最小同期周波数であり、T1,2,max,T1,2,minは同期周波数の相応の極値の発生する温度であり、Tは観察している温度領域での所定の温度である、請求項記載の発振器。
  12. 少なくとも1つのダブルゲート表面波レゾネータの各インターディジタルトランスデューサ間に中間リフレクタが配置されている、請求項記載の発振器。
  13. 1つのインターディジタルトランスデューサがその極性によって他のインターディジタルトランスデューサから区別される、請求項記載の発振器。
  14. 2つのダブルゲート表面波レゾネータにおいて同期周波数の同じ次数の温度係数が支配的である、請求項記載の発振器。
  15. 2つのダブルゲート表面波レゾネータにおいて同期周波数の1次の温度係数が支配的である、請求項記載の発振器。
  16. 2つのダブルゲート表面波レゾネータにおいて同期周波数の2次の温度係数が支配的である、請求項記載の発振器。
  17. 各ダブルゲート表面波レゾネータは類似した同期周波数の温度依存性を有し、つまり第1のダブルゲート表面波レゾネータの同期周波数の温度依存性は第2の音響表面波レゾネータの同期周波数の温度依存性に一定の係数を乗算したものに近似であり、観察している全温度領域でのこれらの同期周波数の温度依存性の差は2つのダブルゲート表面波レゾネータのそれぞれの温度依存性よりも小さい、請求項記載の発振器。
  18. 各ダブルゲート表面波レゾネータの同期波長はこれらのダブルゲート表面波レゾネータが異なる位相速度を有するにもかかわらず同じ共振周波数を有するように選定されている、請求項記載の発振器。
  19. ダブルゲート音響表面波レゾネータは結合トランスデューサ(23;33)を有しており、第1のダブルゲート音響表面波レゾネータの結合トランスデューサと第2のダブルゲート音響表面波レゾネータの結合トランスデューサとは2つの電気線路(5;6)を介して相互に接続されている、請求項記載の発振器。
  20. 各結合トランスデューサのアパーチャは異なっており、櫛歯数は等しい、請求項19記載の発振器。
  21. 各結合トランスデューサの櫛歯数は異なっており、アパーチャは等しい、請求項19記載の発振器。
  22. 各結合トランスデューサの櫛歯は当該の結合トランスデューサの属するダブルゲート音響表面波レゾネータのトランスデューサの櫛歯よりも多い、請求項19記載の発振器。
  23. ダブルゲート音響表面波レゾネータの結合トランスデューサを接続する電気線路のあいだに結合インダクタンスと称されるインダクタンス(7)が接続されている、請求項19記載の発振器。
  24. ダブルゲート音響表面波レゾネータの結合トランスデューサを接続する電気線路のあいだに結合キャパシタンスと称されるキャパシタンスが接続されている、請求項19記載の発振器。
  25. 少なくとも1つの結合トランスデューサは、整数個の同じ極性の連続する櫛歯から成る少なくとも1つの櫛歯グループを有する、請求項19記載の発振器。
  26. 前記結晶カットはSTカット水晶であり、トランスデューサの櫛歯リフレクタストリップに対して垂直な方向の軸線が第1のダブルゲート音響表面波レゾネータでは結晶X軸に対して角度0゜〜45゜であり、第2のダブルゲート音響表面波レゾネータでは結晶X軸に対して角度45゜より大きい、請求項記載の発振器。
  27. 2つのダブルゲート音響表面波レゾネータの各トランスデューサは1つのマルチストリップカプラを形成している、請求項記載の発振器。
  28. ダブルゲート音響表面波レゾネータにおいて、トランスデューサの櫛歯ピッチ、リフレクタのストリップピッチ、トランスデューサの距離、トランスデューサからリフレクタまでの距離、および、電極層の厚さは、設定温度での共振が設定周波数間隔で起こるように選定されている、請求項記載の発振器。
  29. 前記設定周波数間隔は0である、請求項28記載の発振器。
JP2006524364A 2003-08-25 2004-08-24 音響表面波レゾネータを備えた発振器 Expired - Fee Related JP4705571B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003139865 DE10339865B4 (de) 2003-08-25 2003-08-25 Temperaturstabiler Oszillator auf der Basis akustischer Oberflächenwellen
DE10339865.1 2003-08-25
DE102004028421.0 2004-06-04
DE200410028421 DE102004028421B4 (de) 2004-06-04 2004-06-04 Oszillator mit akustischen Oberflächenwellenresonatoren
PCT/EP2004/051890 WO2005041403A1 (de) 2003-08-25 2004-08-24 Oszillator mit akustischen oberflächenwellenresonatoren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007503744A JP2007503744A (ja) 2007-02-22
JP4705571B2 true JP4705571B2 (ja) 2011-06-22

Family

ID=34524022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006524364A Expired - Fee Related JP4705571B2 (ja) 2003-08-25 2004-08-24 音響表面波レゾネータを備えた発振器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7692517B2 (ja)
EP (1) EP1658670B1 (ja)
JP (1) JP4705571B2 (ja)
AT (1) ATE385065T1 (ja)
CA (1) CA2536573A1 (ja)
DE (1) DE502004006061D1 (ja)
IL (1) IL173681A (ja)
WO (1) WO2005041403A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5039290B2 (ja) * 2005-08-25 2012-10-03 太陽誘電株式会社 フィルタおよびアンテナ分波器
US20070046479A1 (en) * 2005-08-26 2007-03-01 Applied Sensor Research & Development Corporation Concrete maturity monitoring system using passive wireless surface acoustic wave temperature sensors
DE102005060923A1 (de) * 2005-12-14 2007-06-21 Leibnitz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. Oszillatorkreis mit akustischen Zweitor-Oberflächenwellenresonatoren
DE102006027060B4 (de) * 2006-06-08 2010-04-01 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Oszillatorkreis mit akustischen Eintor-Oberflächenwellenresonatoren
FR2910962B1 (fr) * 2007-01-03 2009-03-06 Michelin Soc Tech Methode de calibration pour capteurs saw
DE102007037896A1 (de) * 2007-08-10 2009-02-26 Enocean Gmbh System mit Anwesenheitsmelder, Verfahren mit Anwesenheitsmelder, Anwesenheitsmelder, Funkempfänger
JP4945650B2 (ja) * 2010-03-10 2012-06-06 株式会社東芝 半導体装置
JP5648908B2 (ja) * 2010-12-07 2015-01-07 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス、並びに発振器、および電子機器
US10458962B2 (en) * 2016-07-22 2019-10-29 Pulmostics Limited Temperature control for surface acoustic wave sensor
RU2643501C1 (ru) * 2017-05-29 2018-02-01 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" Резонатор на поверхностных акустических волнах
CN114112102B (zh) * 2021-11-24 2024-06-18 之江实验室 一种具有线性输出特性的声表面波温度传感器及制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3701147A (en) 1969-01-22 1972-10-24 Us Navy Surface wave devices for signal processing
GB1449841A (en) 1973-04-09 1976-09-15 Mullard Ltd Oscillators
US3894286A (en) 1974-01-28 1975-07-08 Crystal Tech Inc Temperature compensated voltage tunable circuits using surface wave devices
US3886484A (en) * 1974-06-24 1975-05-27 Hewlett Packard Co Acoustic surface wave devices having improved performance versus temperature characteristics
JPS53145595A (en) * 1977-05-25 1978-12-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Elastic surface wave oscillator
GB2033185B (en) 1978-09-22 1983-05-18 Secr Defence Acoustic wave device with temperature stabilisation
DE19818826B4 (de) 1998-04-27 2004-11-04 Epcos Ag Oberflächenwellenfilter mit erhöhter Bandbreite

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007503744A (ja) 2007-02-22
IL173681A0 (en) 2006-07-05
EP1658670A1 (de) 2006-05-24
ATE385065T1 (de) 2008-02-15
EP1658670B1 (de) 2008-01-23
US20060202782A1 (en) 2006-09-14
DE502004006061D1 (de) 2008-03-13
US7692517B2 (en) 2010-04-06
WO2005041403A1 (de) 2005-05-06
CA2536573A1 (en) 2005-05-06
IL173681A (en) 2009-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5953433A (en) Surface acoustic wave device
JP4757860B2 (ja) 弾性表面波機能素子
JP6637990B2 (ja) 弾性波共振子、弾性波フィルタ、分波器、通信装置および弾性波共振子の設計方法
EP2383888A2 (en) Boundary acoustic wave device manufacturing method and boundary acoustic wave device
JP5021729B2 (ja) 音響表面波シングルゲートレゾネータを備えた発振器回路
US9843304B2 (en) Transducer with bulk waves surface-guided by synchronous excitation structures
US7135805B2 (en) Surface acoustic wave transducer
JP4109877B2 (ja) 弾性表面波機能素子
US20210083644A1 (en) Acoustic wave device, multiplexer, and communication apparatus
JP4705571B2 (ja) 音響表面波レゾネータを備えた発振器
JP3360541B2 (ja) 弾性表面波装置及びその設計方法
Lin et al. Two-port filters and resonators on AlN/3C-SiC plates utilizing high-order Lamb wave modes
CN113056873A (zh) 弹性波装置、分波器以及通信装置
JPWO2018070369A1 (ja) 弾性波装置
JP2015144418A (ja) 可変周波数弾性波変換器とこれを用いた電子装置
JP3885785B2 (ja) 弾性表面波装置、その製造方法、および電子機器
Ramli et al. Design and modeling of MEMS SAW resonator on Lithium Niobate
JP2983252B2 (ja) 圧電薄膜デバイス
JP7493306B2 (ja) 弾性波装置
JP7519902B2 (ja) Sawフィルタデバイスにおける発生源抑制のための変換器構造
Ralib et al. Silicon compatible Acoustic wave resonators: Design, fabrication and performance
JP2008092610A (ja) 弾性表面波基板及び弾性表面波機能素子
GB2246661A (en) Multi-electrode quartz crystal resonator.
US9369109B2 (en) Surface acoustic wave device and oscillator circuit
JPH0870232A (ja) 弾性表面波素子及び発振器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100526

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100826

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100902

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100927

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20101228

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110311

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees