JPH04259109A - 2ポートsaw共振子 - Google Patents

2ポートsaw共振子

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JPH04259109A
JPH04259109A JP1983991A JP1983991A JPH04259109A JP H04259109 A JPH04259109 A JP H04259109A JP 1983991 A JP1983991 A JP 1983991A JP 1983991 A JP1983991 A JP 1983991A JP H04259109 A JPH04259109 A JP H04259109A
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JP
Japan
Prior art keywords
idt
saw resonator
reflector
port saw
conductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP1983991A
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English (en)
Inventor
Michiaki Takagi
高木 道明
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波を用いた2ポ
ートSAW共振子の電極構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の2ポートSAW共振子の電極構造
としては、例えば米国特許3886504号公報、又は
特開昭61−281612号公報等に記載されている。 これらはいずれも弾性表面波を励振と検出を行う2つの
くし歯状変換器(IDT)と、その両側に配置したグレ
ーティング反射器からなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では2ポートSAW共振子を発振回路に組み込んでS
AW共振子を実現するに際して、2ポートSAW共振子
の出力(検出)ポートの終端条件によっては2ポートS
AW共振子の共振条件が変化して共振現象が不安定とな
り易いという問題点があった。そこで本発明はこのよう
な問題点を解決するもので、その目的とするところは共
振安定性の優れた2ポートSAW共振子を作成し周波数
安定性の優れたUHF帯のSAW発振器を市場に提供す
ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の2ポートSAW
共振子は、(1)圧電平板上に1対の反射器にはさまれ
た弾性表面波を励振するIDTを形成した2ポートSA
W共振子に於て、前記反射器とIDTは金属導体ストリ
ップを周期的に配置してなりさらに反射器とIDTの最
も近接したストリップ中心間隔は、IDTのもつライン
対スペース比のスペースに対応しており、又IDTの放
射コンダクタンスの最大値を与える周波数と反射器のも
つ反射中心周波数をほぼ一致せしめるとともに、IDT
のもつトータル反射係数ΓをΓ>0.8としたいわゆる
エネルギー閉込型SAW共振子を構成した上で、前記I
DTを複数に分割して入出力ポートを構成したこと、(
2)(1)項記載の反射器のライン対スペース比がほぼ
1でかつ、IDTのライン対スペース比が1以上である
こと、(3)(1)項記載のIDTを3つに分割した上
で、反射器側に配置した2つを励振用IDTとし、中央
の1つを検出用IDTとしたこと、(4)(1)項記載
のIDTを3つに分割した上で、中央の1つを励振用I
DTとし、反射器側に配置した2つを検出用IDTとし
たことを特徴とする。
【0005】
【実施例】図1から図3は本発明の2ポートSAW共振
子がもつ電極構造の実施例を示す平面図である。図1を
用いて詳しく説明をしていく。まず最初に図1中各部位
の名称を列記すると、100は圧電体平板、101は交
流電源、102は終端負荷インピータンスZ、103と
104は反射器、105と106は第1の励振用IDT
、109と110は第2の励振用IDT、107と10
8は検出用IDTである。100の圧電体平板は、水晶
、LiTaO3、LiNbO3などに代表される圧電材
料の表面を鏡面研磨仕上げ状態として用いられる。10
1の交流電源は前記励振用IDTの正電極105、10
9と負電極106、110に接続して弾性表面波(SA
W)を発生させる。102の終端負荷インピーダンスZ
は前記検出用IDTの正負電極間に接続されるL、C、
Rの受動素子から構成されるものである。本発明の図1
を発振回路の周波数安定化素子として用いる場合には前
記101は励振側の端子の等価内部電源に相当し、10
2は検出回路の負荷インピーダンスに相当する。次に前
記100上に構成された103から110のパターンは
Al、Au、Ag、Cu等の金属導体を圧電体平板10
0上に蒸着又スパッタ等の手段で蒸着して薄膜を形成し
た後フォトリソグラフィー等の手段を用いて微細パター
ンを形成してなる。本発明の2ポートSAW共振子にあ
っては、前記反射器103と104及び105から11
0のIDTを次の1ポートSAW共振子の配置を基本と
して構成する。まず反射器103と104の導体の配列
周期PRは発生する弾性表面波の波長λのほぼ1/2と
する。さらに導体幅(l)と導体間隔(s)の比l/s
をほぼ1とする。一方前記IDTの導体配列周期PTは
、前記反射器が作る弾性表面波の反射特性の最大値を与
える周波数にほぼ一致させるように、前記105から1
10の1体化されたIDTの放射コンダクタンス特性が
最大値を与える周波数を合せるように決定する。例えば
、圧電体平板100がSTカット水晶板であり反射器と
IDTの導体金属がAlである場合には前記PRとPT
の比としてPR/PT=1.002〜1.02程度にと
られる。さらに又前記IDTの導体幅lと導体間間隔s
の比率l/sはl/s≧1とし、反射器とIDTの最も
近接した導体間間隔を前記sとなるようにして1ポート
SAW共振子の直列共振抵抗を低減している。さらに又
IDTの絶対数Mと反射器の導体本数Nの比N/Mを1
.0〜2.0として、1ポート共振子のQ値を向上させ
ている他、IDTの正電極と負電極を1対としてM対と
した時に1体化したIDTのトータルな反射係数Γを次
の(1)式の通りに定義した上でΓ>0.8としていわ
ゆるエネルギ閉込型共振子を実現している。
【0006】 Γ=4MaH/λ                 
   (1)但し、ここでMはIDTに於て正負電極を
1対としたときの対数、aは電極1本当たりの弾性表面
波の反射係数、Hは導体膜厚、λは弾性表面波の波長で
ある。例えば前記STカット水晶板でAl導体で形成さ
れたIDTであれば、Mが80以上あれば充分に1ポー
トSAW共振子を構成できる。このときГ=2.448
程度となる。本発明の2ポートSAW共振子にあっては
前述の本発明の1部である1ポートSAW共振子のID
T電極を3部に分割して励振と検出用IDTを構成して
2ポートSAW共振子としている。但し分割に際してI
DTを形成する導体配列はそのままとして、導体群の両
端を正負電極に対応して横に接続するバスバー導体を特
定位置にて分割して1体化したIDTを3つに分割する
ものとする。図1中破線が分割により除去されたバスバ
ー導体である。図1に於ては1体化IDTの両側を10
1の交流電源に接続して励振用IDT即ち入力端子とし
1体化IDTの中央部IDTを102の検出回路に接続
して検出用IDT(出力端子)として2ポートSAW共
振子を構成している。次に図2は、図1の2ポートSA
W共振子の入力と出力端子を交換したものであり、1体
化IDTの中央部が励振用IDTに両端部が検出用ID
Tとして構成されている。各部位の名称は、200は圧
電体平板、201は交流電源、202は終端負荷インピ
ーダンス、203と204は反射器、205と206及
び209と210は各々第1と第2の検出用IDT、2
07と208は励振用IDTである。反射器とIDTの
導体群の配置は図1で説明した内容と同一である。次に
前述の図1と図2による構成の具体的実施例の一つを図
3により紹介する。図3は各IDTと反射器間を立体的
配線パターンを必要とせず行うものである。もちろん図
1と図2に於て各IDTの接続がワイヤーボンディング
によりなされてもかまわない。図3の各部位の名称を説
明すると、300は圧電体平板、301と302は反射
器、3021と303は及び306と307は励振又は
検出用IDT、304と305は検出又は励振用IDT
である。308と311は入出力端子、309と310
は接地端子であって外部回路に接地されている容器の接
地部位に接続手段でもって接続される。IDTの電極3
04は接続導体312と313により弾性表面波の伝播
路を横断して接地端子309と310に接続される。3
12と313の接続導体の幅bは、図1で説明した1体
化IDTの導体の1本の左端から少数本離れた他のもう
1本の導体の右端にわたる様に設けられているものとす
る。 もちろん反射器とIDTの導体群の配置は図1で説明し
た通りとする。
【0007】次に本発明によって得られるSAW共振子
の特性を図4から図6を用いて説明する。まず図4は前
述の1体化されたIDTのがもつ1ポートSAW共振子
が示すインピーダンスZの周波数に対する変化である。 縦軸はインピーダンスZ、横軸は周波数である。Zの最
小を与える周波数が直列共振周波数f2を又Zの最大を
与える周波数faは並列共振周波数を与える。図中の4
02のφはZの位相arg(Z)を与える。次に図6は
、前述の1ポートSAW共振子の1体化されたIDTを
従来と同様に中央にて2分割して2ポートSAW共振子
を構成した場合に、これが示す伝送特性である。図中、
縦軸は伝送量SBの対数をとった値G(405)である
、ここでSBは2ポートSAW共振子への入力電圧V1
と出力電圧V2の比V1/V2である。又406のφは
SBの位相arg(SB)を与える。Gの最小値を与え
る周波数f1は前述の図4中のf2と大きく異なる値を
とる。位相φはf1の近傍で90°から270°に変化
する。φはf1に於ては180°となっている。一方図
5は、本発明の2ポートSAW共振子図1、図2が示す
図6と同様な伝送特性を示すものであって、伝送量SB
の対数値G(403)が最小値を示す周波数f0は図4
のfrと全く一致した値をとる。404のφは前記SB
の位相arg(SB)であって、周波数f0に於てφは
180°をとる。図1と図2の実施例ともに同一の図5
の特性をとりうることに注意を要する。それでは何故、
従来の2分割IDTに於てf1≠frであり、図1、図
2、図3による3分割IDTに於てf0=frとなるか
について説明する。まず従来例にあっては、2分割され
たIDTの一方は交流電源により励振されるのに反して
、他方はインピーダンスZにより終端されて基本的には
弾性表面波を反射する機能をはたすことになる。従って
1ポートSAW共振子のような1体化されたIDTの中
心に於て振動変位が最大となる如き変位の対称性が得ら
れなくなり、f1≠frとなったものである。f1はイ
ンピーダンスZの影響を受けるから共振周波数の安定性
が悪い。一方3分割IDTの場合にあっては、図1、図
2いずれの状態でも、共振子中央に対して変位の対称性
が得られるために結果としてf0=frとなり共振現象
が、検出側の終端負荷インピーダンスZに影響されない
こととなり安定な周波数が得られていると考えられる。 ついでながら、図1、図2、図3の例にあっても従来と
同様に入力、出力インピーダンスを、励振と検出IDT
の対数を調整することにより一致させることができる。 さらに図5に於てf0に於る位相を0°としてφの変化
を−90°から90°とするためには励振用IDTが検
出用IDTのいずれか一方のIDTに於て電極導体のバ
スバーへの接続を正負逆とすれば実現できる。図3はf
0に於て0°となる2ポートSAW共振子を与える。も
ちろん2ポートSAW共振子の入力と出力端いずれか一
方に於て交流電源又は終端負荷インピーダンスへの接続
を逆にしても同様な結果が得られる。
【0008】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、2ポ
ートSAW共振子の長手方向中心に対して、励振用ID
Tと検出用IDTを対称に配置することにより、出力側
の終端負荷インピーダンスZの変動状態にかかわらず共
振周波数が変化せず極めて安定度の高い2ポートSAW
共振子が得られる。さらにこの2ポートSAW共振子を
用いて発振回路を構成した場合には、温度変化によって
発振回路中の前記Zに相当する素子の値が変化してもほ
ぼ一定の伝送特性を維持するため極めて安定なSAW発
振器が実現でき今後多くのUHF帯用機器のクロック源
として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2ポートSAW共振子の一実施例を示
す平面図。
【図2】本発明の他の実施例を示す平面図。
【図3】本発明の具体的な導体パターンを示す平面図。
【図4】1ポートSAW共振子が示す共振特性図。
【図5】本発明の2ポートSAW共振子が示す伝送特性
を示す図。
【図6】従来の2ポートSAW共振子が示す伝送特性を
示す図である。
【符号の説明】
100  圧電体平板 103と104  反射器 105と106  第1の励振用IDT109と110
  第2の励振用IDT107と108  検出用ID
T 101  交流電源 102  終端負荷インピーダンス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電体平板上に1対の反射器にはさまれた
    弾性表面波を励振するIDTを形成した2ポートSAW
    共振子に於て、前記反射器とIDTは金属導体ストリッ
    プを周期的に配置してなり、さらに反射器とIDTの最
    も近接したストリップ中心間隔は、IDTのもつライン
    対スペース比のスペースに対応しており、またIDTの
    放射コンダクタンスの最大値を与える周波数と反射器の
    もつ反射中心周波数をほぼ一致せしめるとともに、ID
    Tのもつトータル反射係数ΓをΓ>0.8としたいわゆ
    るエネルギー閉込型SAW共振子を構成した上で、前記
    IDTを複数に分割して入出力ポートを構成したことを
    特徴とする2ポートSAW共振子。
  2. 【請求項2】反射器のライン対スペース比がほぼ1でか
    つ、IDTのライン対スペース比が1以上であることを
    特徴とする請求項1記載の2ポートSAW共振子。
  3. 【請求項3】IDTを3つに分割した上で、反射器側に
    配置した2つを励振用IDTとし、中央の1つを検出用
    IDTとしたことを特徴とする請求項1記載の2ポート
    SAW共振子。
  4. 【請求項4】IDTを3つに分割した上で、中央の1つ
    を励振用IDTとし、反射器側に配置した2つを検出用
    IDTとしたことを特徴とする請求項1記載の2ポート
    SAW共振子。
JP1983991A 1991-02-13 1991-02-13 2ポートsaw共振子 Pending JPH04259109A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07283686A (ja) * 1994-04-12 1995-10-27 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波共振子フィルタ
US6049260A (en) * 1998-01-16 2000-04-11 Nec Corporation Surface acoustic wave filter having parameters optimized to suppress spurious signals
US6160339A (en) * 1997-07-17 2000-12-12 Seiko Epson Corporation Two-port saw resonator
US6255916B1 (en) * 1993-05-27 2001-07-03 Fujitsu Limited Resonator-type surface-acoustic-wave filter for reducing the signal strength of a spurious peak

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