JPH04269010A - 表面波共振器 - Google Patents

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】この発明は、圧電材料から成る基
板と、一つの基板面上に設けられた二つの反射器と、こ
れらの反射器の間に設けられた入力変換器及び出力変換
器すなわちいわゆる交差指形変換器とを備える表面波共
振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の共振器の基板材料としてはニオ
ブ酸リチウム、タンタル酸リチウムが適しており、また
材料の温度安定性を考慮すれば特に水晶が適している。 結晶断面及び基板上の波の伝播方向に応じてレイリー波
又は表面剪断波が用いられる。

【０００３】変換器はいわゆる交差指形変換器であり交
互に配置された金属の指状電極から成り、これらの指状
電極はそれぞれ異なる極性の集電電極又は母線に接続さ
れ、表面波の一部を反射するような例えば分散形の変換
器の構造が場合によっては有利であるが、変換器は通常
発振器の共振周波数付近の領域において表面波を僅かし
か反射しないように構成される。

【０００４】表面波共振器の反射器は通常、表面波の伝
播方向に見て表面波に対し垂直に向けられ相互に平行に
かつ等しい間隔を置いて配置された帯状の金属の個々の
要素から成り、場合によっては相応に基板から切り出さ
れた溝から成る（例えばマチュース（Ｈｅｒｂｅｒｔ　
Ｍａｔｔｈｅｗｓ）の著書「表面波フィルタ（Ｓｕｒｆ
ａｃｅ　Ｗａｖｅ　Ｆｉｌｔｅｒｓ）」ジョン　　ウィ
リー社発行、ニューヨーク、ロンドン、シドニー、トロ
ント、１９７７年、第４１２〜４４０ページ参照）。外
側の両反射器Ｒ５又はＲ６（例えば図２に示された表面
波共振器１参照）は実際上この反射器に打ち当たるすべ
ての表面波エネルギーを反射し、このことは高いＱを得
るために重要であるが、補助的に中央のすなわち両変換
器ＩＤＷ５とＩＤＷ６との間に配置された反射器が設け
られる場合には、この反射器はこれに当たる表面波エネ
ルギーを一部透過する。

【０００５】例えば入力インダクタンス及び入力抵抗の
ような寄生要素を考慮しながら変換器及び反射器の部分
パターンの寸法を適当に選択することにより、例えば図
５に示すような伝達関数を得ることができ、図５には例
えば図２に示す単極共振器の振幅及び位相が描かれてい
る。

【０００６】良好な特性と僅かな費用とに基づき単極表
面波共振器１（図１及び図２参照）を発振器の振動周波
数の安定化のために用いる発振器において、信号出力は
従来別個の回路部品４で行われている。信号出力のこの
作用を受け持つことができる複数の回路変形例が存在す
る。これらの回路は種々の長所及び短所を有する。例え
ば有効信号の第２高調波のような発振器信号中に存在す
るノイズ成分をほとんど抑制しないことがこれらの回路
に共通している。それゆえにしばしば出力回路４に後置
接続されたフィルタ要素５により出力信号を事後にろ過
することが必要である。

【０００７】発振器のためにしばしば用いられ図１にブ
ロック線図で示されたピアス回路の場合には、更に図２
に詳細に示された単極表面波共振器が増幅器３のフィー
ドバック回路中に設けられる。位相調節器２が発信のた
めの位相条件（合計位相は２πの整数倍でなければなら
ない）を共振器中心周波数において保証するために用い
られる。図示のピアス回路は３００ＭＨｚ以上のＵＨＦ
領域で特に有利であることが判明している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、特
に簡単かつ優れた方法で発振器の振動周波数の安定化及
び発振器からの信号出力の問題を解決し、その際同時に
出力信号中のノイズ信号成分を低減するような表面波共
振器を提供することにある。

【０００９】更に表面波共振器を別の用途のためにも、
例えば電力分配器として及び逆に表面波共振器の別個の
入力変換器に供給される信号のための加算要素として適
するようにしようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき前記の種類の表面波共振器において、反射器の間に
補助の変換器を配置することにより、表面波共振器が三
つのポートを備える表面波共振器となるように拡張され
ることにより解決される。

【００１１】

【作用効果】３ポート表面波共振器フィルタと呼ばれる
この共振器は、これを発振器に使用する際に図１に示す
発振器回路において別個の要素に従属する機能、すなわ
ち周波数安定化、信号出力、信号ろ過及び位相調節を唯
一のデバイス中に統合し、このことはデバイスの製造を
非常に容易にするので、このデバイスを表面波フィルタ
のための通常の製造方法により製造することができる。

【００１２】この発明に基づく表面波共振器の両反射器
の間には変換器の間に配置された少なくとも一つの別の
反射器を設けることができ、この反射器はこれに当たる
表面波エネルギーを一部しか反射しない。その際外側の
両反射器に隣接しほぼ反射の無い変換器領域がほぼ同じ
大きさに選ばれているのが有利である。

【００１３】重みづけされた変換器を用いることもでき
るが、この発明は重みづけされていない交差指形変換器
すなわち異なる極性の指状電極の常に等しい重なりを有
する変換器を用いるので有利である。

【００１４】

【実施例】次にこの発明に基づく表面波共振器の一実施
例とこれを用いた発振器回路とを示す図面により、この
発明を詳細に説明する。

【００１５】従来例としての図２に示す表面波共振器及
び図１に示す発振器は既に十分に説明したので、これ以
上の説明はほとんど不必要である。

【００１６】図３は、この発明に基づく表面波共振器６
の一実施例を示し、この表面波共振器６は相応の入力端
Ｉ、ＩＩ及びＩＩＩ　を備える三つの交差指形変換器Ｉ
ＤＷ１、ＩＤＷ２、ＩＤＷ３及び極めて簡単な構造で二
つの反射器Ｒ１、Ｒ３から成り、その際必要な場合に別
の反射器、例えば反射器Ｒ２をこれらの反射器の間にか
つ交差指形変換器の間に配置することができる。

【００１７】例えば入力インダクタンス及び入力抵抗の
ような寄生要素を考慮しながら行わなければならない交
差指形変換器及び反射器の部分パターンの寸法を相応に
選択することにより、点Ｉから点ＩＩ及びＩＩＩ　（図
３参照）への伝達関数に対して図４に示すような最適に
結合された二極表面波共振器の特性を達成することがで
きる。図４には周波数に対する振幅及び位相の推移（曲
線ａ及び曲線ｂ参照）が記入されている。

【００１８】その際変換器及び反射器の部分パターンの
寸法選択及び寄生要素の査定における最適結合からの僅
かな誤差は許容される。僅かな誤差は必ずしも表面波共
振器の作用を損なわない。

【００１９】図３に示す表面波フィルタ６の伝達特性と
比較するために、図５は図２に示す単極表面波共振器の
伝達関数を示す。このために曲線ａ１　及びｂ１　によ
り示されるような周波数に対する振幅及び位相の推移を
参照されたい。

【００２０】比較した表面波共振器の間のこれらの伝達
関数から分かる重要な差異は、位相傾斜従ってＱが実際
上等しい場合に、二極表面波共振器の帯域幅が一層大き
いこと及び線形の位相応答の領域が一層大きいことであ
る。これにより発振器の目標振動周波数の場合に、位相
が振動条件を満たすために必要な値を有し、かつ減衰が
僅かしか最小値からずれていないように、伝達関数を設
計することが可能となる。それにより例えば図１に示す
発振器の場合に必要な位相調節器２の必要性が無くなる
。他方では線形の位相応答により、発振器周波数の変調
は必要な場合に電子式移相器により単極表面波共振器の
場合よりも良好に実現可能である。

【００２１】例えば図３に示す表面波共振器６を備える
発振器の図６に示すブロック線図の場合には、交差指形
変換器ＩＤＷ１の入力端Ｉを経て共振器に電力が増幅器
８から供給される。その際交差指形変換器ＩＤＷ２に発
生した信号が増幅器８のフィードバックに用いられ、そ
れにより発振器回路が閉じられる。信号出力は補助の変
換器ＩＤＷ３を経て行われる。その際出力信号は伝達関
数に応じて点ＩとＩＩＩ　との間でろ過される。それに
より補助的なろ過が多くの場合に不要である。通常でき
る限り多くの電力を出力しようとし、このことは増幅器
８の入力端に発振の維持のために必要であるような量の
電力しか届かないように交差指形変換器ＩＤＷ２の寸法
を選択することを意味する。電力の大部分は相応の寸法
選択の場合に交差指形変換器ＩＤＷ３を経て発振器回路
から出力することができる。

【００２２】この発明に基づく表面波共振器の別の長所
は、後続の回路から発振器回路への反作用がこの種の信
号出力法により最小となることである。

【００２３】図７に示すように交差指形変換器ＩＤＷ３
がインピーダンス値を変更可能な成端インピーダンス１
０により閉じられていると、この回路により発振器の発
振周波数を相応に制御することができる。なぜならばそ
の際交差指形変換器ＩＤＷ３が発振器信号の出力のため
の要素として働かず、信号出力が回路部品４又は図示さ
れていない補助の交差指形変換器を経て行われるからで
ある。

【００２４】図３に示す表面波共振器は電力分配器とし
て又は信号のための加算要素として用いることができる
（図８参照）。

【００２５】電力分配器として用いる場合には例えば変
換器ＩＤＷ１が入力変換器としてまた残りの変換器ＩＤ
Ｗ２、ＩＤＷ３が出力変換器として扱われ、その際電力
分配が相応の寸法選択例えば出力変換器の相応の長さの
配分により行われる。

【００２６】表面波共振器６が信号の加算のために用い
られると、個々の信号が別個の変換器例えば変換器ＩＤ
Ｗ２、ＩＤＷ３へ供給され、別の変換器すなわち変換器
ＩＤＷ１を経て共振器から取り出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピアス回路による発振器の従来例のブロック線
図である。

【図２】図１に示す従来の表面波共振器の平面図である
。

【図３】この発明に基づく表面波共振器の一実施例の平
面図である。

【図４】図３に示す表面波共振器の伝達関数を示す線図
である。

【図５】図２に示す表面波共振器の伝達関数を示す線図
である。

【図６】図３に示す表面波共振器を用いた発振器の一実
施例のブロック線図である。

【図７】図３に示す表面波共振器を用いた発振器の別の
実施例のブロック線図である。

【図８】図３に示す表面波共振器を電力分配器又は信号
加算要素として用いた場合の平面図である。

【符号の説明】

６　　表面波共振器 ８　　増幅器 ＩＤＷ１、ＩＤＷ２、ＩＤＷ３　　変換器Ｒ１、Ｒ２、
Ｒ３　　反射器

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧電材料から成る基板と、一つの基板
   面上に設けられた二つの反射器と、これらの反射器の間
   に設けられた入力変換器及び出力変換器とを備える表面
   波共振器において、反射器（Ｒ１、Ｒ３）の間に補助の
   変換器（ＩＤＷ３）を配置することにより、表面波共振
   器が三つのポートを備える表面波共振器（６）となるよ
   うに拡張されることを特徴とする表面波共振器。
2. 【請求項２】　　少なくとも二つの変換器（ＩＤＷ１、
   ＩＤＷ２）の間に少なくとも一つの反射器（Ｒ２）が配
   置され、この反射器が生じた表面波を一部しか反射しな
   いことを特徴とする請求項１記載の表面波共振器。
3. 【請求項３】　　外側の両反射器（Ｒ１、Ｒ３）に隣接
   しほぼ反射の無い変換器領域がほぼ同じ大きさに選ばれ
   ていることを特徴とする請求項１又は２記載の表面波共
   振器。
4. 【請求項４】　　変換器（ＩＤＷ１、ＩＤＷ２、ＩＤＷ
   ３）が重みづけされていない交差指形変換器であること
   を特徴とする請求項１又は２記載の表面波共振器。
5. 【請求項５】　　反射器（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の個々の
   要素が等しい幅及び等しい相互間隔を有することを特徴
   とする請求項１又は２記載の表面波共振器。
6. 【請求項６】　　二つの変換器（ＩＤＷ１、ＩＤＷ２）
   を介して増幅器（８）と接続されている請求項１記載の
   表面波共振器（６）を備えることを特徴とする発振器。
7. 【請求項７】　　補助の変換器（ＩＤＷ３）が周波数安
   定化された信号を発振器から出力するために用いられる
   ことを特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の表面
   波共振器。
8. 【請求項８】　　発振器周波数が補助変換器（ＩＤＷ３
   ）の成端インピーダンスの変更により制御されることを
   特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の表面波共振
   器。
9. 【請求項９】　　周波数安定化された信号を発振器から
   出力するために第４の変換器が設けられることを特徴と
   する請求項１ないし８の一つに記載の表面波共振器。
10. 【請求項１０】　　共振器（６）が電力分配器として構
    成され、その一方の変換器（ＩＤＷ１）が入力変換器と
    して働き、他方の変換器（ＩＤＷ２、ＩＤＷ３）が出力
    変換器として働き、電力分配が変換器の相応の寸法選択
    により行われることを特徴とする請求項１記載の表面波
    共振器。
11. 【請求項１１】　　共振器（６）が信号の加算のために
    用いられ、加算すべく指定された信号が別個の変換器（
    ＩＤＷ２、ＩＤＷ３）へ供給され、単一の変換器（ＩＤ
    Ｗ１）を経て共振器から取り出されることを特徴とする
    請求項１記載の表面波共振器。