JPH08248072A - 水晶振動子のインピーダンス特性測定装置及び測定方法 - Google Patents
水晶振動子のインピーダンス特性測定装置及び測定方法Info
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- JPH08248072A JPH08248072A JP8078195A JP8078195A JPH08248072A JP H08248072 A JPH08248072 A JP H08248072A JP 8078195 A JP8078195 A JP 8078195A JP 8078195 A JP8078195 A JP 8078195A JP H08248072 A JPH08248072 A JP H08248072A
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- frequency
- impedance
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- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、位相曲線による共振周波数ｆ0算
出方法から複素インピーダンスのリアクタンスによる共
振周波数ｆ0算出手段とすることで、測定ポイント数を
低減し、かつ共振周波数ｆ0算出誤差の少ない水晶振動
子のインピーダンスや共振周波数ｆ0測定装置を実現す
る。 【構成】 ２カ所の周波数で測定したデータを受けて、
複素インピーダンスを算出し、この２点の虚数成分であ
るリアクタンス値を結ぶ周波数軸に対する直線関数を算
出し、この直線がリアクタンス値＝０と交差する周波数
位置を共振周波数ｆ0として求める演算手段を設ける。
出方法から複素インピーダンスのリアクタンスによる共
振周波数ｆ0算出手段とすることで、測定ポイント数を
低減し、かつ共振周波数ｆ0算出誤差の少ない水晶振動
子のインピーダンスや共振周波数ｆ0測定装置を実現す
る。 【構成】 ２カ所の周波数で測定したデータを受けて、
複素インピーダンスを算出し、この２点の虚数成分であ
るリアクタンス値を結ぶ周波数軸に対する直線関数を算
出し、この直線がリアクタンス値＝０と交差する周波数
位置を共振周波数ｆ0として求める演算手段を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、水晶振動子のインピ
ーダンス特性を高速にする測定手段に関する。特に、水
晶振動子の共振周波数とそのインピーダンス測定の高速
化に関する。
ーダンス特性を高速にする測定手段に関する。特に、水
晶振動子の共振周波数とそのインピーダンス測定の高速
化に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の例としては、従来のネットワ
ークアナライザを用いて水晶振動子の印加パワーに対す
る共振周波数とそのインピーダンス特性の測定例があ
る。これについて、図２と図３を参照して説明する。本
試験目的としては、製造された水晶振動子が、所定の規
格内にあるか否かを測定し、良否判定を行う。しかも、
大量に生産される水晶振動子の測定検査を出来るだけ短
時間に検査することが要求される。
ークアナライザを用いて水晶振動子の印加パワーに対す
る共振周波数とそのインピーダンス特性の測定例があ
る。これについて、図２と図３を参照して説明する。本
試験目的としては、製造された水晶振動子が、所定の規
格内にあるか否かを測定し、良否判定を行う。しかも、
大量に生産される水晶振動子の測定検査を出来るだけ短
時間に検査することが要求される。
【０００３】測定項目は、第１に、水晶振動子の共振周
波数が印加パワー範囲全域において、所定の許容範囲の
共振周波数に収まっているかを測定する。第２に、水晶
振動子の共振周波数におけるインピーダンス値が印加パ
ワー範囲全域において、所定の許容範囲に収まっている
かを測定する。そして、上記両測定結果で、許容範囲に
あるか否かを判断して結果を出力することである。
波数が印加パワー範囲全域において、所定の許容範囲の
共振周波数に収まっているかを測定する。第２に、水晶
振動子の共振周波数におけるインピーダンス値が印加パ
ワー範囲全域において、所定の許容範囲に収まっている
かを測定する。そして、上記両測定結果で、許容範囲に
あるか否かを判断して結果を出力することである。
【０００４】本装置測定の接続構成は、図２に示すよう
に、ネットワークアナライザ２００と、π回路治具２２
０と、水晶振動子である被測定物（ＤＵＴ）１００とで
なる。ネットワークアナライザ２００の信号源端子２０
１からπ回路治具２２０の入力端子に接続する。このπ
回路治具２２０は５０Ωを１２．５Ωの低インピーダン
スに変換するものであって、信号源からの信号を低イン
ピーダンス変換してＤＵＴ１００の一端に接続し、ＤＵ
Ｔ１００の他端を低インピーダンスで受けて５０Ωに変
換してネットワークアナライザ２００の信号入力端子２
０６に接続する。
に、ネットワークアナライザ２００と、π回路治具２２
０と、水晶振動子である被測定物（ＤＵＴ）１００とで
なる。ネットワークアナライザ２００の信号源端子２０
１からπ回路治具２２０の入力端子に接続する。このπ
回路治具２２０は５０Ωを１２．５Ωの低インピーダン
スに変換するものであって、信号源からの信号を低イン
ピーダンス変換してＤＵＴ１００の一端に接続し、ＤＵ
Ｔ１００の他端を低インピーダンスで受けて５０Ωに変
換してネットワークアナライザ２００の信号入力端子２
０６に接続する。
【０００５】ところで、ネットワークアナライザ２００
には、簡易なＢＡＳＩＣ言語が内蔵されていて、これを
使用して測定アプリケーションに対応したプログラムを
予め作成して測定実施することができる。即ち、測定条
件や測定結果の演算処理や判断や表示出力等は、内蔵し
ているＢＡＳＩＣ言語による各種関数を使用してユーザ
ーが個々の測定形態に対応して自由度のある測定実施が
可能となっている。
には、簡易なＢＡＳＩＣ言語が内蔵されていて、これを
使用して測定アプリケーションに対応したプログラムを
予め作成して測定実施することができる。即ち、測定条
件や測定結果の演算処理や判断や表示出力等は、内蔵し
ているＢＡＳＩＣ言語による各種関数を使用してユーザ
ーが個々の測定形態に対応して自由度のある測定実施が
可能となっている。
【０００６】水晶振動子試験の測定手順について説明す
る。掃引周波数は、ＤＵＴ１００の共振周波数ｆ0前後
を含む範囲のスパン周波数を与える。測定間隔３１０
は、共振周波数ｆ0を測定するのに十分な分解能の周波
数ステップ間隔、例えばスパン周波数区間を２００区間
に分けた２００測定ポイントを与える。ドライブレベル
測定とは、所定範囲の印加パワーでの共振周波数におけ
るインピーダンス特性の測定検査である。この為の印加
パワー範囲の幅は、例えば５０ｄＢの変化幅領域であっ
て、１ｄＢ増加ステップ毎の印加パワー特性を順次測定
実施し、この５０回の印加パワー特性データから共振周
波数におけるインピーダンス値が全て許容範囲にあるか
を検査する。これらの測定を行う為に、ここの例では全
測定ポイント数は、２００ポイント×５０回＝１０００
０ポイントの測定が必要になる。
る。掃引周波数は、ＤＵＴ１００の共振周波数ｆ0前後
を含む範囲のスパン周波数を与える。測定間隔３１０
は、共振周波数ｆ0を測定するのに十分な分解能の周波
数ステップ間隔、例えばスパン周波数区間を２００区間
に分けた２００測定ポイントを与える。ドライブレベル
測定とは、所定範囲の印加パワーでの共振周波数におけ
るインピーダンス特性の測定検査である。この為の印加
パワー範囲の幅は、例えば５０ｄＢの変化幅領域であっ
て、１ｄＢ増加ステップ毎の印加パワー特性を順次測定
実施し、この５０回の印加パワー特性データから共振周
波数におけるインピーダンス値が全て許容範囲にあるか
を検査する。これらの測定を行う為に、ここの例では全
測定ポイント数は、２００ポイント×５０回＝１０００
０ポイントの測定が必要になる。
【０００７】ＤＵＴの共振周波数ｆ0は、位相が０度と
なる周波数位置が共振周波数である。ある印加パワーレ
ベル条件で１回の掃引により得られた２００ポイントの
データを演算して周波数軸に対する位相特性曲線３００
をプロットしたのが図３の位相特性図である。この図で
ＤＵＴの共振周波数ｆ0は位相が０度となる周波数位置
であるから、この共振周波数ｆ0の算出は、位相０度を
またぐ２カ所の測定ポイント３０１、３０２間を直線を
引いて位相０度と交わる位置を共振周波数ｆ0として求
まる。実際には、この２点間は曲線である。この為、真
の共振周波数からはずれた共振周波数値として算出され
ることとなる。これによる誤差を低減して共振周波数ｆ
0を精度良く求める為には、測定ポイントの間隔を密に
して多数ポイントで測定する必要がある。しかし、測定
ポイントを増やすことは、測定ポイント数に比例して測
定時間が増加する為、短時間に検査が要求される試験形
態の場合には好ましくない。
なる周波数位置が共振周波数である。ある印加パワーレ
ベル条件で１回の掃引により得られた２００ポイントの
データを演算して周波数軸に対する位相特性曲線３００
をプロットしたのが図３の位相特性図である。この図で
ＤＵＴの共振周波数ｆ0は位相が０度となる周波数位置
であるから、この共振周波数ｆ0の算出は、位相０度を
またぐ２カ所の測定ポイント３０１、３０２間を直線を
引いて位相０度と交わる位置を共振周波数ｆ0として求
まる。実際には、この２点間は曲線である。この為、真
の共振周波数からはずれた共振周波数値として算出され
ることとなる。これによる誤差を低減して共振周波数ｆ
0を精度良く求める為には、測定ポイントの間隔を密に
して多数ポイントで測定する必要がある。しかし、測定
ポイントを増やすことは、測定ポイント数に比例して測
定時間が増加する為、短時間に検査が要求される試験形
態の場合には好ましくない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように、掃
引周波数範囲は、ＤＵＴ毎に異なる共振周波数ｆ0を有
する共振周波数の前後を必ず含んだ周波数スパン領域で
掃引する必要がある為、広い周波数範囲を掃引する必要
がある。また、共振周波数ｆ0の算出は、位相０度をま
たぐ曲線を直線近似して算出する為に、演算誤差を招く
短所があり、この演算誤差を低減する為に、細かい測定
間隔３１０で測定する必要がある。これら測定ポイント
を所定印加パワー範囲を単位ステップ増加させて同様に
測定する為、多数の測定ポイント数となって、ＤＵＴの
検査は、かなりの時間を要する難点がある。
引周波数範囲は、ＤＵＴ毎に異なる共振周波数ｆ0を有
する共振周波数の前後を必ず含んだ周波数スパン領域で
掃引する必要がある為、広い周波数範囲を掃引する必要
がある。また、共振周波数ｆ0の算出は、位相０度をま
たぐ曲線を直線近似して算出する為に、演算誤差を招く
短所があり、この演算誤差を低減する為に、細かい測定
間隔３１０で測定する必要がある。これら測定ポイント
を所定印加パワー範囲を単位ステップ増加させて同様に
測定する為、多数の測定ポイント数となって、ＤＵＴの
検査は、かなりの時間を要する難点がある。
【０００９】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、位相曲線による共振周波数ｆ0算出方法から複素イ
ンピーダンスのリアクタンスによる共振周波数ｆ0算出
手段とすることで、測定ポイント数を低減し、かつ共振
周波数ｆ0算出誤差の少ない水晶振動子のインピーダン
スや共振周波数ｆ0測定装置を実現することを目的とす
る。
は、位相曲線による共振周波数ｆ0算出方法から複素イ
ンピーダンスのリアクタンスによる共振周波数ｆ0算出
手段とすることで、測定ポイント数を低減し、かつ共振
周波数ｆ0算出誤差の少ない水晶振動子のインピーダン
スや共振周波数ｆ0測定装置を実現することを目的とす
る。
【００１０】
【００１１】上記課題を解決するために、本発明の構成
では、２カ所の周波数で測定したデータを受けて、複素
インピーダンスを算出し、この２点の虚数成分であるリ
アクタンス値を結ぶ周波数軸に対する直線関数を算出
し、この直線がリアクタンス値＝０と交差する周波数位
置を共振周波数ｆ0として求める演算手段を設ける構成
手段にする。これにより、ネットワークアナライザ２０
０を使用して水晶振動子の共振周波数ｆ0の測定におい
て、少ない測定ポイント数で精度の高い共振周波数ｆ0
を測定する測定装置を実現する。
では、２カ所の周波数で測定したデータを受けて、複素
インピーダンスを算出し、この２点の虚数成分であるリ
アクタンス値を結ぶ周波数軸に対する直線関数を算出
し、この直線がリアクタンス値＝０と交差する周波数位
置を共振周波数ｆ0として求める演算手段を設ける構成
手段にする。これにより、ネットワークアナライザ２０
０を使用して水晶振動子の共振周波数ｆ0の測定におい
て、少ない測定ポイント数で精度の高い共振周波数ｆ0
を測定する測定装置を実現する。
【００１２】また、上記課題を解決するために、本発明
の構成では、Ｎカ所の周波数で測定したデータを受け
て、各々複素インピーダンスを算出し、各虚数成分であ
るリアクタンス値を結ぶ周波数軸に対する直線関数を最
小二乗法で算出し、この直線がリアクタンス値＝０と交
差する周波数位置を共振周波数ｆ0として求める演算手
段を設ける構成手段にする。あるいは、Ｎカ所の周波数
で測定したデータを受けて、各々複素インピーダンスを
算出し、各虚数成分であるリアクタンス値を結ぶ周波数
軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ−２）の有理関数を最小二
乗法で算出し、この曲線がリアクタンス値＝０と交差す
る周波数位置を共振周波数ｆ0として求める演算手段が
ある。これにより、一層精度の高い共振周波数ｆ0を測
定する測定装置を実現する。
の構成では、Ｎカ所の周波数で測定したデータを受け
て、各々複素インピーダンスを算出し、各虚数成分であ
るリアクタンス値を結ぶ周波数軸に対する直線関数を最
小二乗法で算出し、この直線がリアクタンス値＝０と交
差する周波数位置を共振周波数ｆ0として求める演算手
段を設ける構成手段にする。あるいは、Ｎカ所の周波数
で測定したデータを受けて、各々複素インピーダンスを
算出し、各虚数成分であるリアクタンス値を結ぶ周波数
軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ−２）の有理関数を最小二
乗法で算出し、この曲線がリアクタンス値＝０と交差す
る周波数位置を共振周波数ｆ0として求める演算手段が
ある。これにより、一層精度の高い共振周波数ｆ0を測
定する測定装置を実現する。
【００１３】上記手段に加えて、２カ所の複素インピー
ダンスの実数成分である純抵抗成分値を結ぶ直線関数を
算出し、この直線と上記で求めた共振周波数ｆ0位置に
おける純抵抗値を共振周波数ｆ0におけるインピーダン
ス値とする演算手段を設ける構成手段がある。あるい
は、Ｎカ所の複素インピーダンスの実数成分である純抵
抗成分値を結ぶ直線関数を最小二乗法で算出し、この直
線と上記で求めた共振周波数ｆ0位置における純抵抗値
を共振周波数ｆ0におけるインピーダンス値とする演算
手段を設ける構成手段がある。あるいは、Ｎカ所の複素
インピーダンスの実数成分である純抵抗成分値を結ぶ周
波数軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ−２）の有理関数を最
小二乗法で算出し、この曲線と上記手段で求めた共振周
波数ｆ0位置における純抵抗成分値を共振周波数ｆ0にお
けるインピーダンス値とする演算手段がある。これによ
り、ネットワークアナライザ２００を使用して水晶振動
子の共振周波数ｆ0の測定において、少ない測定ポイン
ト数で精度の高い共振周波数ｆ0と、そのインピーダン
スを測定する測定装置を実現する。
ダンスの実数成分である純抵抗成分値を結ぶ直線関数を
算出し、この直線と上記で求めた共振周波数ｆ0位置に
おける純抵抗値を共振周波数ｆ0におけるインピーダン
ス値とする演算手段を設ける構成手段がある。あるい
は、Ｎカ所の複素インピーダンスの実数成分である純抵
抗成分値を結ぶ直線関数を最小二乗法で算出し、この直
線と上記で求めた共振周波数ｆ0位置における純抵抗値
を共振周波数ｆ0におけるインピーダンス値とする演算
手段を設ける構成手段がある。あるいは、Ｎカ所の複素
インピーダンスの実数成分である純抵抗成分値を結ぶ周
波数軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ−２）の有理関数を最
小二乗法で算出し、この曲線と上記手段で求めた共振周
波数ｆ0位置における純抵抗成分値を共振周波数ｆ0にお
けるインピーダンス値とする演算手段がある。これによ
り、ネットワークアナライザ２００を使用して水晶振動
子の共振周波数ｆ0の測定において、少ない測定ポイン
ト数で精度の高い共振周波数ｆ0と、そのインピーダン
スを測定する測定装置を実現する。
【００１４】
【作用】第１に、２点の周波数による測定をして複素イ
ンピーダンス値に変換し、両者のリアクタンス値を通過
する直線関数を算出し、これとリアクタンス値＝０とが
交わる周波数が共振周波数ｆ0として求められる。しか
も、水晶振動子のリアクタンス成分値の周波数特性が高
い直線性を有していることから、共振周波数の算出演算
時にほとんど誤差を生じない。また、共振周波数ｆ0に
おけるインピーダンス値も、２点間のインピーダンスの
実数部（Ｒ）を通る直線を引き、これからリアクタンス
値＝０の位置の実数部である抵抗値が、求める共振周波
数ｆ0におけるインピーダンスとして算出できる。これ
らから、従来のように、多数の測定ポイントを測定する
必要が無くなり、極めて短時間に測定検査できる。
ンピーダンス値に変換し、両者のリアクタンス値を通過
する直線関数を算出し、これとリアクタンス値＝０とが
交わる周波数が共振周波数ｆ0として求められる。しか
も、水晶振動子のリアクタンス成分値の周波数特性が高
い直線性を有していることから、共振周波数の算出演算
時にほとんど誤差を生じない。また、共振周波数ｆ0に
おけるインピーダンス値も、２点間のインピーダンスの
実数部（Ｒ）を通る直線を引き、これからリアクタンス
値＝０の位置の実数部である抵抗値が、求める共振周波
数ｆ0におけるインピーダンスとして算出できる。これ
らから、従来のように、多数の測定ポイントを測定する
必要が無くなり、極めて短時間に測定検査できる。
【００１５】第２に、２点の周波数による測定が、ＤＵ
Ｔの共振周波数ｆ0の中にあっても良いし、外れた位置
にあっても良く、目的とする共振周波数ｆ0とインピー
ダンスが算出可能である。このことは、従来のように、
必ず共振周波数ｆ0を含む範囲を測定しなければならな
いという測定上の制約条件が無くなる。これらによっ
て、測定ポイント数を低減して高速に共振周波数ｆ0算
出でき、かつ共振周波数ｆ0算出誤差の少ない水晶振動
子のインピーダンス測定装置を実現できる。
Ｔの共振周波数ｆ0の中にあっても良いし、外れた位置
にあっても良く、目的とする共振周波数ｆ0とインピー
ダンスが算出可能である。このことは、従来のように、
必ず共振周波数ｆ0を含む範囲を測定しなければならな
いという測定上の制約条件が無くなる。これらによっ
て、測定ポイント数を低減して高速に共振周波数ｆ0算
出でき、かつ共振周波数ｆ0算出誤差の少ない水晶振動
子のインピーダンス測定装置を実現できる。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例は、水晶振動子において、共
振周波数前後で複素インピーダンス（Ｒ＋ｊｘ）の虚数
項（ｊｘ）値、即ちリアクタンス値が周波数に対して比
例関係にある点に着目して、少ない測定ポイント数で検
査する例である。水晶振動子には、他のセラミック共振
子には見られない際立って特異な特性がある。即ち、共
振周波数近辺での複素インピーダンスの虚数項（ｊｘ）
の周波数特性が極めて良好な直線性を示す特徴である。
本発明では、この性質を利用して測定ポイントを少なく
し、かつ高い測定確度で検査できる手段としている。
振周波数前後で複素インピーダンス（Ｒ＋ｊｘ）の虚数
項（ｊｘ）値、即ちリアクタンス値が周波数に対して比
例関係にある点に着目して、少ない測定ポイント数で検
査する例である。水晶振動子には、他のセラミック共振
子には見られない際立って特異な特性がある。即ち、共
振周波数近辺での複素インピーダンスの虚数項（ｊｘ）
の周波数特性が極めて良好な直線性を示す特徴である。
本発明では、この性質を利用して測定ポイントを少なく
し、かつ高い測定確度で検査できる手段としている。
【００１７】測定データの取得は、従来と同様である
が、測定ポイントを広い周波数間隔４１０で測定し、測
定ポイント数も２点あるいはＮ点（Ｎは２以上の値）の
測定とした点が異なる。図１は、これら測定データを複
素インピーダンスに変換した虚数部（ｊｘ）即ちリアク
タンスの値を示す。
が、測定ポイントを広い周波数間隔４１０で測定し、測
定ポイント数も２点あるいはＮ点（Ｎは２以上の値）の
測定とした点が異なる。図１は、これら測定データを複
素インピーダンスに変換した虚数部（ｊｘ）即ちリアク
タンスの値を示す。
【００１８】第１例として、測定ポイント数Ｎ＝２とし
て、測定ポイント４０２、４０３の２カ所の場合と仮定
して説明する。この図の場合では、測定ポイント４０２
と４０３の間にリアクタンス値＝０が存在する。前述し
たように水晶振動子は、高い直線性を示す性質から、こ
の２点間を通る直線４００を算出する。そして、リアク
タンス値＝０と交わった周波数値が求める共振周波数ｆ
0として求まることとなる。しかも、水晶振動子のリア
クタンスの周波数特性が直線性であることから、共振周
波数の算出演算時に殆ど誤差を生じないという長所があ
る。
て、測定ポイント４０２、４０３の２カ所の場合と仮定
して説明する。この図の場合では、測定ポイント４０２
と４０３の間にリアクタンス値＝０が存在する。前述し
たように水晶振動子は、高い直線性を示す性質から、こ
の２点間を通る直線４００を算出する。そして、リアク
タンス値＝０と交わった周波数値が求める共振周波数ｆ
0として求まることとなる。しかも、水晶振動子のリア
クタンスの周波数特性が直線性であることから、共振周
波数の算出演算時に殆ど誤差を生じないという長所があ
る。
【００１９】第２例として、測定ポイント数Ｎ＝２とし
て、測定ポイント４０１、４０２の２カ所の場合と仮定
して説明する。この場合は、測定ポイント４０１と４０
２間にリアクタンス値＝０が存在しないが、この２点間
を通る直線４００を算出し、この直線の延長線上でリア
クタンス値＝０と交わった周波数値を共振周波数ｆ0と
して求めることができる。このことは、共振周波数ｆ0
を少し外れた周波数位置で測定したデータでも、共振周
波数ｆ0を求めることができることを示している。
て、測定ポイント４０１、４０２の２カ所の場合と仮定
して説明する。この場合は、測定ポイント４０１と４０
２間にリアクタンス値＝０が存在しないが、この２点間
を通る直線４００を算出し、この直線の延長線上でリア
クタンス値＝０と交わった周波数値を共振周波数ｆ0と
して求めることができる。このことは、共振周波数ｆ0
を少し外れた周波数位置で測定したデータでも、共振周
波数ｆ0を求めることができることを示している。
【００２０】第３例として、測定ポイント数Ｎ＝４とし
て、測定ポイント４０１、４０２、４０３、４０４の場
合と仮定して説明する。この場合は、２点以上の測定ポ
イントの測定データが得られるから、これらの測定値の
誤差の最小となる直線は、最小二乗法の演算を施し、得
られた直線４００を使用することで、更に高い精度で共
振周波数ｆ0を算出できることとなる。
て、測定ポイント４０１、４０２、４０３、４０４の場
合と仮定して説明する。この場合は、２点以上の測定ポ
イントの測定データが得られるから、これらの測定値の
誤差の最小となる直線は、最小二乗法の演算を施し、得
られた直線４００を使用することで、更に高い精度で共
振周波数ｆ0を算出できることとなる。
【００２１】ところで、共振周波数ｆ0におけるインピ
ーダンスも測定項目として求める必要がある。インピー
ダンスの実数部（Ｒ）については、周波数軸に対してほ
ぼ直線とみなしても許容できる誤差範囲である為、上記
説明と同様に直線を引き、上記で求めた共振周波数ｆ0
位置における実数部の値が水晶振動子のインピーダンス
として容易に求まることとなる。
ーダンスも測定項目として求める必要がある。インピー
ダンスの実数部（Ｒ）については、周波数軸に対してほ
ぼ直線とみなしても許容できる誤差範囲である為、上記
説明と同様に直線を引き、上記で求めた共振周波数ｆ0
位置における実数部の値が水晶振動子のインピーダンス
として容易に求まることとなる。
【００２２】上記説明の一連の高速測定方法で、測定ポ
イント２カ所の場合の動作ステップについて、以下に説
明する。 ステップ１：π回路治具２２０を含めて、使用する周波
数でＤＵＴ両端子迄の測定系の校正データを取得する。 ステップ２：測定条件（測定ポイント数、測定周波数、
初期印加パワー等）を初期設定する。
イント２カ所の場合の動作ステップについて、以下に説
明する。 ステップ１：π回路治具２２０を含めて、使用する周波
数でＤＵＴ両端子迄の測定系の校正データを取得する。 ステップ２：測定条件（測定ポイント数、測定周波数、
初期印加パワー等）を初期設定する。
【００２３】ステップ３：指定周波数範囲で掃引し、測
定データを格納する。 ステップ４：取得した測定データを校正データで補正し
て測定系の偏差を補正して正しい測定データにする。 ステップ５：この測定データを複素インピーダンスに変
換する。例えば校正データをＴとし、ＤＵＴ両端の特性
インピーダンスをＺ0すると、インピーダンスＺは、Ｚ
＝｛２（１−Ｔ）／Ｔ｝・Ｚ0の計算によってインピー
ダンス変換する。
定データを格納する。 ステップ４：取得した測定データを校正データで補正し
て測定系の偏差を補正して正しい測定データにする。 ステップ５：この測定データを複素インピーダンスに変
換する。例えば校正データをＴとし、ＤＵＴ両端の特性
インピーダンスをＺ0すると、インピーダンスＺは、Ｚ
＝｛２（１−Ｔ）／Ｔ｝・Ｚ0の計算によってインピー
ダンス変換する。
【００２４】ステップ６：測定された２ポイントのイン
ピーダンスデータから、両点を通過する直線関数を計算
する。例えば、２点の測定周波数をｆ1、ｆ2とし、周波
数ｆ1での実数部と虚数部をＺr1、Ｚi1とし、周波数ｆ2
での実数部と虚数部をＺr2、Ｚi2とし、実数部の直線関
数をＺr＝ａｆ＋ｂとし、虚数部の直線関数をＺi＝ｃｆ
＋ｄとすると、パラメータａ＝（Ｚr1−Ｚr2）／（ｆ1
−ｆ2）として求まり、パラメータｂ＝（ｆ1・Ｚr2−ｆ
2・Ｚr1）／（ｆ1−ｆ2）として求まり、パラメータｃ
＝（Ｚi1−Ｚi2）／（ｆ1−ｆ2）として求まり、パラメ
ータｂ＝（ｆ1・Ｚi2−ｆ2・Ｚi1）／（ｆ1−ｆ2）とし
て求まる。
ピーダンスデータから、両点を通過する直線関数を計算
する。例えば、２点の測定周波数をｆ1、ｆ2とし、周波
数ｆ1での実数部と虚数部をＺr1、Ｚi1とし、周波数ｆ2
での実数部と虚数部をＺr2、Ｚi2とし、実数部の直線関
数をＺr＝ａｆ＋ｂとし、虚数部の直線関数をＺi＝ｃｆ
＋ｄとすると、パラメータａ＝（Ｚr1−Ｚr2）／（ｆ1
−ｆ2）として求まり、パラメータｂ＝（ｆ1・Ｚr2−ｆ
2・Ｚr1）／（ｆ1−ｆ2）として求まり、パラメータｃ
＝（Ｚi1−Ｚi2）／（ｆ1−ｆ2）として求まり、パラメ
ータｂ＝（ｆ1・Ｚi2−ｆ2・Ｚi1）／（ｆ1−ｆ2）とし
て求まる。
【００２５】ステップ７：共振周波数ｆ0は、虚数部
（リアクタンス）＝０の周波数であり、ｆ0＝（ｆ2・Ｚ
i1−ｆ1・Ｚi2）／（Ｚi1−Ｚi2）として算出される。 ステップ８：共振周波数ｆ0におけるインピーダンスＣ
Ｉは、実数部から得られ、ＣＩ＝｛（Ｚr1−Ｚr2）／
（ｆ1−ｆ2）｝・｛（ｆ2・Ｚi1−ｆ1・Ｚi2）／（Ｚi1
−Ｚi2）｝＋｛（ｆ1・Ｚr2−ｆ2・Ｚr1）／（ｆ1−ｆ
2）｝として算出される。 ステップ９：得られた共振周波数ｆ0値とインピーダン
スＣＩ値は、該印加パワーにおける値としてメモリに格
納され、ネットワークアナライザの表示器に表示され
る。 ステップ１０：同様にしてステップ３から繰り返し実行
して、印加パワーを単位量増加させながら測定すること
で、所望の印加パワー範囲でのＤＵＴ特性値として測定
され、表示される。
（リアクタンス）＝０の周波数であり、ｆ0＝（ｆ2・Ｚ
i1−ｆ1・Ｚi2）／（Ｚi1−Ｚi2）として算出される。 ステップ８：共振周波数ｆ0におけるインピーダンスＣ
Ｉは、実数部から得られ、ＣＩ＝｛（Ｚr1−Ｚr2）／
（ｆ1−ｆ2）｝・｛（ｆ2・Ｚi1−ｆ1・Ｚi2）／（Ｚi1
−Ｚi2）｝＋｛（ｆ1・Ｚr2−ｆ2・Ｚr1）／（ｆ1−ｆ
2）｝として算出される。 ステップ９：得られた共振周波数ｆ0値とインピーダン
スＣＩ値は、該印加パワーにおける値としてメモリに格
納され、ネットワークアナライザの表示器に表示され
る。 ステップ１０：同様にしてステップ３から繰り返し実行
して、印加パワーを単位量増加させながら測定すること
で、所望の印加パワー範囲でのＤＵＴ特性値として測定
され、表示される。
【００２６】上記実施例の説明では、最小二乗法の演算
により測定誤差が最小となる直線関数により共振周波数
ｆ0を求める場合で説明していたが、所望により、Ｎカ
所の周波数で測定したデータを受けて、各々複素インピ
ーダンスを算出し、各虚数成分であるリアクタンス値を
結ぶ周波数軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ−２）の有理関
数を最小二乗法で算出し、この曲線がリアクタンス値＝
０と交差する周波数位置を共振周波数ｆ0として求める
演算手段としても良く、同様にして実施できる。また、
上記実施例の説明では、最小二乗法の演算により測定誤
差が最小となる直線関数により共振周波数ｆ0における
インピーダンス値を求める場合で説明していたが、所望
により、Ｎカ所の複素インピーダンスの実数成分である
純抵抗成分値を結ぶ周波数軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ
−２）の有理関数を最小二乗法で算出し、この曲線と上
記手段で求めた共振周波数ｆ0位置における純抵抗成分
値を共振周波数ｆ0におけるインピーダンス値としても
良く、同様にして実施できる。
により測定誤差が最小となる直線関数により共振周波数
ｆ0を求める場合で説明していたが、所望により、Ｎカ
所の周波数で測定したデータを受けて、各々複素インピ
ーダンスを算出し、各虚数成分であるリアクタンス値を
結ぶ周波数軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ−２）の有理関
数を最小二乗法で算出し、この曲線がリアクタンス値＝
０と交差する周波数位置を共振周波数ｆ0として求める
演算手段としても良く、同様にして実施できる。また、
上記実施例の説明では、最小二乗法の演算により測定誤
差が最小となる直線関数により共振周波数ｆ0における
インピーダンス値を求める場合で説明していたが、所望
により、Ｎカ所の複素インピーダンスの実数成分である
純抵抗成分値を結ぶ周波数軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ
−２）の有理関数を最小二乗法で算出し、この曲線と上
記手段で求めた共振周波数ｆ0位置における純抵抗成分
値を共振周波数ｆ0におけるインピーダンス値としても
良く、同様にして実施できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、以上説明した内容から、下記
に記載されるような効果を奏する。第１に、２点の周波
数による測定をして複素インピーダンス（Ｒ＋ｊｘ）値
に変換し、両者のリアクタンス（ｊｘ）の値を通過する
周波数に対する直線関数を算出し、これとリアクタンス
値＝０とが交わる周波数を共振周波数ｆ0として容易に
求まる。しかも、水晶振動子のリアクタンス成分値の周
波数特性が高い直線性を有していることから、共振周波
数の算出演算時に殆ど誤差を生じないという特徴があ
る。また、共振周波数ｆ0におけるインピーダンス値
も、２点間のインピーダンスの実数部（Ｒ）を通る直線
を引き、これから共振周波数ｆ0位置における実数部の
値が水晶振動子のインピーダンスとして容易に求められ
る効果がある。これらから、従来のように、多数点の測
定ポイントを測定する必要が無くなり、極めて短時間に
測定検査できる効果が得られる。
に記載されるような効果を奏する。第１に、２点の周波
数による測定をして複素インピーダンス（Ｒ＋ｊｘ）値
に変換し、両者のリアクタンス（ｊｘ）の値を通過する
周波数に対する直線関数を算出し、これとリアクタンス
値＝０とが交わる周波数を共振周波数ｆ0として容易に
求まる。しかも、水晶振動子のリアクタンス成分値の周
波数特性が高い直線性を有していることから、共振周波
数の算出演算時に殆ど誤差を生じないという特徴があ
る。また、共振周波数ｆ0におけるインピーダンス値
も、２点間のインピーダンスの実数部（Ｒ）を通る直線
を引き、これから共振周波数ｆ0位置における実数部の
値が水晶振動子のインピーダンスとして容易に求められ
る効果がある。これらから、従来のように、多数点の測
定ポイントを測定する必要が無くなり、極めて短時間に
測定検査できる効果が得られる。
【００２８】第２に、２点の周波数による測定が、ＤＵ
Ｔの共振周波数ｆ0の中にあっても良いし、外れた位置
にあっても良く、目的とする共振周波数ｆ0とインピー
ダンスが算出可能な特徴がある。このことは、従来のよ
うに、必ず共振周波数ｆ0を含む範囲を測定しなければ
ならないという制限が無くなる特徴がある。
Ｔの共振周波数ｆ0の中にあっても良いし、外れた位置
にあっても良く、目的とする共振周波数ｆ0とインピー
ダンスが算出可能な特徴がある。このことは、従来のよ
うに、必ず共振周波数ｆ0を含む範囲を測定しなければ
ならないという制限が無くなる特徴がある。
【００２９】これらによって、測定ポイント数を低減し
て高速に共振周波数ｆ0算出でき、かつ共振周波数ｆ0算
出誤差の殆どない測定ができ、また共振周波数ｆ0にお
けるインピーダンス値を測定する測定装置を実現でき
る。
て高速に共振周波数ｆ0算出でき、かつ共振周波数ｆ0算
出誤差の殆どない測定ができ、また共振周波数ｆ0にお
けるインピーダンス値を測定する測定装置を実現でき
る。
【図１】本発明の、共振周波数近辺の水晶振動子のリア
クタンス特性図である。
クタンス特性図である。
【図２】ネットワークアナライザによるＤＵＴのインピ
ーダンスを測定する接続構成である。
ーダンスを測定する接続構成である。
【図３】従来の、共振周波数近辺の水晶振動子の位相特
性図である。
性図である。
１００ 被測定物（ＤＵＴ） ２００ ネットワークアナライザ ２０１ 信号源端子 ２０６ 信号入力端子 ２２０ π回路治具 ３００ 位相特性曲線 ３０１、３０２、４０２、４０３、４０１、４０４ 測
定ポイント ３１０ 測定間隔 ４００ 直線 ４１０ 広い周波数間隔
定ポイント ３１０ 測定間隔 ４００ 直線 ４１０ 広い周波数間隔
Claims (6)
- 【請求項１】 ネットワークアナライザ（２００）を使
用して水晶振動子の共振周波数（ｆ0）を測定する測定
装置において、 ２カ所の周波数で測定したデータを受けて、複素インピ
ーダンスを算出し、この２点の虚数成分であるリアクタ
ンス値を結ぶ周波数軸に対する直線関数を算出し、この
直線がリアクタンス値＝０と交差する周波数位置を共振
周波数（ｆ0）として求める演算手段を設け、 以上を具備していることを特徴としたネットワークアナ
ライザ。 - 【請求項２】 ネットワークアナライザ（２００）を使
用して水晶振動子の共振周波数（ｆ0）を測定する測定
装置において、 Ｎカ所の周波数で測定したデータを受けて、各々複素イ
ンピーダンスを算出し、各虚数成分であるリアクタンス
値を結ぶ周波数軸に対する直線関数を最小二乗法で算出
し、この直線がリアクタンス値＝０と交差する周波数位
置を共振周波数（ｆ0）として求める演算手段を設け、 以上を具備していることを特徴としたネットワークアナ
ライザ。 - 【請求項３】 ネットワークアナライザ（２００）を使
用して水晶振動子の共振周波数（ｆ0）を測定する測定
装置において、 Ｎカ所の周波数で測定したデータを受けて、各々複素イ
ンピーダンスを算出し、各虚数成分であるリアクタンス
値を結ぶ周波数軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ−２）の有
理関数を最小二乗法で算出し、この曲線がリアクタンス
値＝０と交差する周波数位置を共振周波数（ｆ0）とし
て求める演算手段を設け、 以上を具備していることを特徴としたネットワークアナ
ライザ。 - 【請求項４】 ネットワークアナライザ（２００）を使
用して水晶振動子の共振周波数（ｆ0）とそのインピー
ダンスを測定する測定装置において、 請求項１記載の演算手段に加えて、 ２カ所の複素インピーダンスの実数成分である純抵抗成
分値を結ぶ直線関数を算出し、この直線と上記で求めた
共振周波数（ｆ0）位置における純抵抗値を共振周波数
（ｆ0）におけるインピーダンス値とする演算手段を設
け、 以上を具備していることを特徴としたネットワークアナ
ライザ。 - 【請求項５】 ネットワークアナライザ（２００）を使
用して水晶振動子の共振周波数（ｆ0）とそのインピー
ダンスを測定する測定装置において、 請求項２記載の手段に加えて、 Ｎカ所の複素インピーダンスの実数成分である純抵抗成
分値を結ぶ直線関数を最小二乗法で算出し、この直線と
上記で求めた共振周波数（ｆ0）位置における純抵抗値
を共振周波数（ｆ0）におけるインピーダンス値とする
演算手段を設け、 以上を具備していることを特徴としたネットワークアナ
ライザ。 - 【請求項６】 ネットワークアナライザ（２００）を使
用して水晶振動子の共振周波数（ｆ0）とそのインピー
ダンスを測定する測定装置において、 請求項３記載の手段に加えて、 Ｎカ所の複素インピーダンスの実数成分である純抵抗成
分値を結ぶ周波数軸に対するＭ次（但しＭ＜Ｎ−２）の
有理関数を最小二乗法で算出し、この曲線と請求項３記
載の手段で求めた共振周波数（ｆ0）位置における純抵
抗成分値を共振周波数（ｆ0）におけるインピーダンス
値とする演算手段を設け、 以上を具備していることを特徴としたネットワークアナ
ライザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8078195A JPH08248072A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | 水晶振動子のインピーダンス特性測定装置及び測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8078195A JPH08248072A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | 水晶振動子のインピーダンス特性測定装置及び測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08248072A true JPH08248072A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=13727996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8078195A Pending JPH08248072A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | 水晶振動子のインピーダンス特性測定装置及び測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08248072A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008256374A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Daishinku Corp | 圧電振動素子の周波数測定方法 |
| CN103713218A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-09 | 广东大普通信技术有限公司 | 晶体振荡器温度特性自动测量方法和系统 |
-
1995
- 1995-03-13 JP JP8078195A patent/JPH08248072A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008256374A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Daishinku Corp | 圧電振動素子の周波数測定方法 |
| CN103713218A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-09 | 广东大普通信技术有限公司 | 晶体振荡器温度特性自动测量方法和系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040323 |